두개 손상이 대퇴골 골간 골절 환자의 골유합에 미치는 영향

서 론

교통수단의 가속화로 high velocity injury에 의한 다발성 손상이 증가하여였으며, 특히 뇌손상 을 동반한 장관골 골절의 빈도가 증가하고 있다.

뇌손상이 동반될 경우 골절에 대한 치료에 있어서

많은 문제점들이 있음에도 불구하고 장관골 골절 과 뇌손상을 동반한 환자군에서 임상적으로 골절 이 치유되는 과정에서 풍부한 가골이 형성되며, 이소성 골형성이 발생하는 등 단순한 골절과는 차 이가 있음을 볼 수 있다.

이에 저자들은 본원에 대퇴골 골간 골절 진단

※ 통신저자: 박 희 곤

충청남도 천안시 안서동 16-5 단국대학교 의과대학 정형외과학교실

TEL: 041) 550-3950 FAX: 041) 556-3238 E-mail: [email protected] 접수일: 2010년 11월 8일, 게재확정일: 2010년 11월 15일

두개 손상이 대퇴골 골간 골절 환자의 골유합에 미치는 영향

단국대학교 의과대학 정형외과학교실

김명호・유문집・박희곤・김연준

= Abstract =

Effect of Traumatic Brain Injury on Healing of Femur shaft Fracture

Myung-Ho Kim, M.D., Moon-Jip Yoo, M.D., Hee-Gon Park, M.D., Yeon-Jun Kim, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Dankook University Hospital, Chon-an, Korea

Purpose:Among the fracture patients, there is a tendency to form more callus and get fracture united earlier in groups with traumatic brain injury. This retrospective study is to evaluate the factors that might accelerate the bone formation by comparing two groups in serologic tests, clinical and radiologic results.

Materials and Methods:From March 2001 to July 2009, femur shaft fracture patients were divided in two groups 1) without traumatic brain injury (32cases), 2) fracture with traumatic brain injury combined (30cases).

We evaluated the routine serologic exams, amount of callus formations during the follow up period.

Results:There was no statistical difference in WBC, CRP, total calcium, LDH level between two groups, except Alkaline phosphatase level. Amount of callus formation on AP radiograph at the last follow up period was 74.9% in study, 42.6% in control group. Lateral radiograph showed 73.2% of callus formation rate in study group and 32.0% in control group.

Conclusion: Two groups had no significant difference with the routine serologic exam except Alkaline phos- phatase. Group with traumatic brain injury had much more amount of callus formation but there was no evi- dence of traumatic brain injury accelerate the fracture healing.

Key Words:Femur shaft, Traumatic brain injury, Brain, Callus formation, Callus, Alkaline phosphatase, fracture healing

하 입원 및 치료를 시행한 환자에 대하여 두개 손 상(Traumatic brain injury)을 동반한 30예와 두개 손상을 동반하지 않은 32예로 구분하여 각 군에 대한 추시 기간별 혈액학적 검사 소견 및 방 사선학적으로 수술 전후 및 추시 관찰 기간에 따 른 가골의 크기를 조사하여 비교 분석하여 문헌고 찰과 함께 보고하고자 한다.

연구 대상 및 방법 1. 연구 대상

저자들은 2001년 3월부터 2009년 7월까지 본 원에서 대퇴골 골절로 진단받은 환자 중 수상 당 시 동반된 두개 손상으로 신경외과에 입원하여 치 료 했던 환자 30예를 실험군으로 하였으며, 두개 손상 없이 대퇴골 골절만 진단받은 환자 32예를 무작위로 추출하여 이를 대조군으로 비교 분석하 였다. 개방성 골절로 인하여 일차적으로 외고정 방법을 이용한 고정 시행 후 재치환술을 시행하였 던 경우 및 1년 이내 추시 누락된 환자는 제외하 였으며 모두 20세 이상을 대상으로 하였다. 골절 은 대퇴골 골간부 골절만을 비교하였으며, 뇌손상 은 뇌좌상, 두개골 골절, 두개내 출혈을 포함하였 다.

1) 연령 및 성별

평균 연령은 44.4세 였으며, 성별 발생비는 총 62명중 남자가 27명, 여자가 15명으로 남자가 76%, 여자가 24%를 차지하여 남자에게 많았다 (Table 1).

2) 수상 원인

수상 원인은 교통사고가 51명 82%으로 대부분 을 차지하였고, 이중 운전자 사고가 17명(27%),

보행자 사고가 8명(12%), 조수석 사고가 12명 (19%), 오토바이 사고가 14명(23%), 낙상사고 가 9명(14.5%) 이었으며 그 외에 사고가 10명 (16%)이었다(Table 2).

3) 뇌손상의 종류

뇌좌상이 7명(23%), 두개강내 출혈만 있는 경 우가 15명(50%), 두개골 골절과 두개강내 출혈 이 동반된 경우가 6명(20%), 기타로는 경추탈구 및 뇌기저부 손상 1명, 뇌기저부 골절이 1명으로 총 2명(7%)이었다(Table 3).

2. 연구 방법

1) 추시 기간별 혈액학적 검사 소견으로 수상 1 주 후 시행한 WBC, C-Reactive protein, alkaline phosphatase, Lactate dehydro- genase, Ca의 수치를 측정하였다.

2) 가골의 크기는 수상 당시 및 수상 후 3개월, 6개월, 1년의 기간에 대퇴골간부 전후면 및 측면 방사선 촬영을 시행하여 형성된 가골의 직경의 비를 측정하였으며, 가골의 크기 최 대치 및 그 시기를 조사하여 대조군과 비교 하였다.

Table 1.Sex distribution

Fx. Only Fx. & TBI

Male 25 22 47(76%)

Female 7 8 15(24%)

Total 32 30 62(100%)

Table 2. Injury mechanism

Fx. only Fx. & TBI Total

Motorcycle TA 9 5 14(22%)

Driver TA 10 7 17(27%)

Passenger TA 2 10 12(19%)

Fall down 9 9(14%)

Ext. 2 8 10(16%)

Table 3.Classification of brain injury

Brain injury No. of patient (%)

Contusion 7(24%)

Intracranial hemorrhage 15(50%) Intracranial hemorrhage + Skull Fx. 6(20%)

Ext. 2(6%)

Total 30(100%)

3) 골유합의 시기는 골소주가 골절부를 완전히 통과한 시기를 기준으로 하였다.

4) 각각의 수치에 대하여 SPSS 17.0을 이용하 여 독립표본 T-검정법 및 상관분석법을 통 해 통계적으로 분석하였다.

결 과 1. 혈액학적 검사

두개 손상이 가골 형성 및 골유합에 미치는 혈액 학적 영향을 알아보기 위해, 수상 1주 후 WBC, C-Reactive protein, alkaline phosphatase, Lactate dehydrogenase, Ca의 수치를 측정하였 다. Alkaline phosphatase 의 수치만이 두개내 손상이 동반된 환자군에서 대조군보다 높은 결과 를 나타냈고(p<0.05), WBC, C-Reactive pro- tein, Lactate dehydrogenase, Ca는 대퇴골 골 절만 발생한 환자군에서 더 높게 나타났으나 모두 유의한 차이는 보이지 않았다(Table 4, Fig. 1.)

2. 치료 방법

대퇴골 골절에 대한 치료로 보존치료를 시행한 예는 2명(3%), 수술적 치료 중 골수강내 고정술 을 시행한 예가 36명(58%), 관혈적 정복술 및 금속판을 이용한 내고정을 시행한 예가 24명 (40%)이었다(Table 5).

3. 가골 형성의 크기 및 속도

가골 형성의 크기를 측정하기 위해 수상직후 및 수상 후 3개월, 6개월, 1년의 기간에 대퇴골간부 전후면 및 측면 방사선 촬영을 시행하였다. 각 추 시기간별 골절부에서 가골을 포함한 최장거리를 Table 4.Serologic analysis

Fx. & TBI Fx. Only

WBC(/㎕) 9071±2872 10568±5204

ALP(IU/L) 252±190 146±112.1

CRP(mg/dL) 8.93±5.69 9.3±5.70

Ca(mEq/L) 7.8±0.9 8.4±0.62

LDH(U/L) 635±94 639±274.7

Table 5. Method of Treatment

IM nailing Plate & screw Conservative

Fx. Only 11 19 0

Fx. & TBI 25 7 2

Total 36(58%) 24(40%) 2(3%)

Fig. 1.Serologic Analysis Serologic analysis taken from the patient at the time of 1week after the injury.

(Scale: Log. (Logarithmic function) applied.)

Fig. 2.54year-old patient who had Lt. femur shaft Fx. with cerebral contusion combined. X-ray on admission and 6 months after the IM nailing, shows extuberant callus formation around the fracture site.

측정하여 수상 직후 측정한 대퇴골 골간부 직경과 의 비를 구하였다(Fig. 2). 실험군에서 각각 가 골형성 최대치를 이룰 때의 수치와 그 시기의 평 균을 조사하여 대조군과 비교하였다. 대조군에서 가골이 최대로 생성되는 시기는 평균 10.1개월이 었으며, 실험군에서는 6.3개월로 측정되었다. 전 후면 상에서 대조군은 최대 42.6%증가한 반면, 실험군에서는 최대 74.9%의 증가를 보였으며, 측면상서 대조군은 32.0%의 증가를, 실험군은 73.2%의 증가를 보였으며 이는 유의한 차이를 보였다(p<0.05)(Table 6, Fig. 3.).

골수강내 고정술, Plate 및 screw를 이용한 내 고정술의 두 군으로 모집단을 나누어 비교한 결과 치료 방법에 따른 가골의 크기에는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).

4. 골유합 시기

골유합이 완성된 시기를 판정하기 위해 골소주 가 골절부를 완전히 통과한 시기를 기준으로 하였 으며 실험군에서는 평균 6.0개월이었으며, 대조 군에서는 6.9개월로 통계적으로 유의하지 않았다 (p>0.05).

고 찰

교통수단의 가속화와 그 가속화된 교통수단을 이용하는 빈도가 늘어나고 있는 시점에서 high- velosity injury가 증가하고 있다. 그에 따라 다 발성 손상에 의해 여러 분과의 협진을 요하는 환 자군이 늘어나면서, 장관골의 골절과 두개 손상을 동반한 환자를 접하기 어렵지 않다. 이러한 환자 군의 수상 원인을 Gibson⁷⁾은 75%가 교통사고에 의한 것이라 하였고, 본 저자들의 경우에도 82%

로 타 원인에 비해 월등히 많았다.

두개 손상을 통반한 하지골절의 치료에는 여러 가지 어려움이 따르는데, 이에 대해 Gibson은 뇌 손상시는 지속적인 운동이 필요하나, 골절시에는 비가동성을 요하며, 수액요법도 뇌손상 환자의 경 우 세심하게 조절되거나 제한이 필요하며, 골절 수술에 필요한 전신마취는 뇌손상 환자에 있어서 피해야 할 요소라 하였다⁷⁾.

골절 치료에 있어서 본 연구에서는 수상 후 1년 을 기준으로 추시 누락된 환자를 대상에서 제외하 였으며 62예중 2예(3%)만 보존적인 치료를 시행 하였다. Garland⁶⁾의 경우 65예중 38%만 수술적 치료를 시행하였고, ‘한대용’(1987)⁹⁾의 경우 50%, ‘최기홍’(1990)²⁾의 경우 38%의 환자에서 보존치료를 시행하였다. 본 연구의 경우, 골수강 내 고정술을 시행한 예가 36명(58%), 관혈적 정 복술 및 금속판을 이용한 내고정을 시행한 예가 26명(42%)이었다.

Table 6. Callus formation

Initial (mm) Maximum callus(mm) Rate

Study AP 29.7 AP 54.2 74.90%

LAT 29.2 LAT 52.2 73.20%

Control AP 29.3 AP 39.8 42.60%

LAT 29.5 LAT 37.7 32.00%

Fig. 3.Callus formation Diameter measured at the time of maximum callus formation.

Eichenholtz⁵⁾는 뇌손상으로 인한 하반신 마비 시에 골절부위에 증식성 가골이 많다고 하였고, Glenn⁸⁾등은 수상 후 골절부위에서의 미세운동이 있을 경우 가골이 많이 형성된다고 하였다.

Sevitt¹⁶⁾는 뇌손상으로 인한 신경계의 작용으로 과잉골 형성의 기전을 보고하였고 그외에 수술적 가료와 뇌손상으로 인한 골절부의 지속적이고 반 복적인 근육의 경련을 원인으로 보고하기도 하였 다. John Morley¹¹⁾등은 이러한 신경계의 작용을 포함하여 두개 손상 시 성장인자가 발생하게 되고 이는, 호르몬 분비의 여러 과정 중의 하나로 골화 를 촉진시키리라 추측 하였다. 최근 Harada.

S¹⁷⁾는, 지방조직에서 분비되는 leptin이라는 전달 물질이 뇌하수체에 작용하여 교감신경을 통해 골 형성을 억제한다는 사실이 쥐를 이용한 실험에서 밝혀졌고, 뇌손상이 일어나면 이러한 골 형성 억 제 기전에 장해가 발생하여 과도한 골 형성 반응 이 온다는 점에 대해 기술하였다. 하지만 신경성 식욕부진증 등과 같은 집단에서는 높은 leptin수 치를 보이는 동시에 골다공증이 호발하는 것으로 보아 leptin의 작용이 사람에게서도 동일할지는 추가적인 연구가 필요할 것이라 하였다.

본 연구에서 전후면 방사선 사진상에서 대조군 은 42.6%증가한 반면, 실험군에서는 74.9%의 증 가를 보였으며, 측면상에서 대조군은 32.0%의 증 가를, 실험군은 73.2%의 증가를 보여 Eichen- holtz 및 Glenn의 결과와 같았다.

Eichenholtz⁵⁾ 및 Spencer¹⁸⁾는 뇌손상을 동반 한 장관골 골절 환자에서 과잉골 형성 및 조기 골 유합이 이루어진다고 하였다. 본 연구에서는 실험 군에서 가골형성이 최대치를 이루는 시기를 조사 하여 대조군과 비교하였는데, 대조군에서 가골이 최대로 생성되는 시기는 평균 10.1개월이었으며, 실험군에서는 6.3개월로 측정되었고, 골유합의 시기는 실험군에서는 평균 7.0개월이었으며, 대 조군에서는 7.9개월이었다. 본 저자들은 가골 형 성 속도 및 가골의 크기는 실험군에서 높게 나타 났으나(p<0.05) 골유합의 시기상 유의한 차이가 없기 때문에 뇌손상시 형성되는 과잉가골이 골유 합에 미치는 영향은 적을 것으로 생각된다. 본 연 구에서 골절 치료 방법에 따른 가골 크기의 차이 는 유의하지 않았으나(p>0.05), 치료방법 선택에

있어 환자의 전신적인 상태 및 골절 양상에 따라 차이가 발생할 수 있으므로 각각의 치료 방법에 따른 가골형성의 차이에 대한 연구가 추가적인 필 요할 것으로 생각된다.

혈청학적 검사상으로 Peterson¹⁵⁾, Meller^12,13) 등은 골절 시 혈청 칼슘치는 감소하고 인산은 상 대적으로 증가한다고 하였는데 이는 골 손상시 칼 슘조절 호르몬의 변화로 Calcitonin과 비타민D 의 증가에 의하며, 또한 골 형성을 위해 칼슘이 소모되기 때문이라고 보고하였다. 본 연구에서도 실험군과 대조군 모두에서 정상치(8.5~10.4)보 다 감소한 소견을 보였으나 두군 간의 유의한 차 이는 없었다. Olivier¹⁴⁾에 의하면 뇌손상이 있는 환자군에서 CRP의 상승이 의미있게 증가한다고 하였고, 그 이유를 골절 치유 과정 중 inflam- matory phase를 활성화 시키는 어떤 물질이 뇌 손상시 분비된다고 생각하였다. 본 연구에서는 실험군에서 평균 8.93, 대조군에서 9.3이 측정되 어 오히려 실험군에서 낮은 수치를 보였으며, 두 군간의 유의한 차이는 없었다. WBC 또한 두 군 에서 유의한 차이는 보이지 않았다.

Dieter Cadosch등^3,4)의 경우 Alkaline phos- phatase, phosphate, 부갑상선 호르몬의 변화는 두 군에서 유의한 차이를 보이지 않았으며, 칼슘 은 두개 손상을 받은 군에서 의미있게 낮은 수치 를 보인다 하였다. 본 연구에서 Alkaline phos- phatase를 제외한 혈청학적 검사상 의미있는 차 이점은 없었다.

혈청 Alkaline phosphatase는 조골세포의 Osteoblastic activity에 따라 증가하는데, 본 연구에서 실험군의 평균치는 252.0으로 대조군의 평균치인 146.2보다 월등히 높은 수치를 보였다.

Nakazato H.¹⁰⁾에 의하면 Blood-brain barri- er(BBB)의 내피세포에서의 ALP의 활성도는 non-BBB type에서보다 월등히 높다고 하였고, 뇌의 미세혈관의 이상이 있을 때 증가한다고 하였 으며, C. Beuckmann¹⁾는 cerebral capillary endotherlial cell에 의해 BBB related ALP생 성이 유도된다고 하였다. 이로 볼 때 본 저자들은 두개 손상과 대퇴골 골절이 동반된 환자군에서 증 가하는 혈청 ALP수치는 조골세포의 형성이 활발 함을 보여주는 지표인 동시에 뇌의 미세혈관 손상

의 결과라고 생각해 본다. 두개 손상이 동반된 환 자군에서 상승하는 혈청 ALP수치가 단순히 손상 된 BBB로부터 생성된 ALP와 정상 조골세포 활 동에 의해 생성된 수치의 합인지, 두개 손상에 의 해 어떠한 hormonal or neuronal pathway에 의해 골화의 과정을 촉진시킨다는 지표인지는 추 가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

결 론

저자들은 2001년 3월부터 2009년 7월까지 본 원에서 대퇴골 골절로 진단받은 환자 중 수상 당 시 동반된 두개 손상으로 신경외과에 입원하여 치 료 했던 환자 (32)예와 두개 손상 없이 대퇴골 골 절만 진단받은 환자 (33)예에 대하여 혈액하적 검 사 소견, 골유합까지의 기간,가골의 크기 등을 연 구하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 혈액학적 검사상 alkaline phosphatase를 제외한 WBC, C-Reactive protein, Lac- tate dehydrogenase, Ca은 모두 유의한 차이를 보이지 않았다.

2. 가골형성은 두개 손상이 동반된 환자군에서 단순골절보다 활발한 것으로 나타났다.

3. 골유합까지의 기간은, 두개 손상을 동반한 대퇴골 간부 골절이 평균 6.0개월, 두개 손 상이 없는 대퇴골 간부 골절이 평균 6.9개월 로 차이가 있었지만 실험군이 대조군과 비교 하여 골유합 기간이 짧다는 통계적 유의점은 없었다(p>0.85).

결론적으로 두개 손상으로 동반한 대퇴골 간부 골절에서는 두개 손상이 없는 대퇴골 간부 골절과 비교하여 ALP를 제외한 일반적으로 시행하게 되 는 혈액검사상 유의한 차이점은 없었으며, 가골 형성은 풍부하나, 골유합 기간이 단축된다는 증거 또한 없었다. 두 군간의 ALP수치의 차이 또한 두개 손상이 어떠한 기전에 의해 가골 형성을 촉 진시킨 결과로 해석될 수 있기 때문에 일반적인 혈액검사를 통해 골화를 촉진시키는 요소는 발견 할 수 없었다. 두개 손상이 가골 형성을 촉진시키 는 기전에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로

생각된다.

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