Address reprint requests to Sang-Min Lee, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Inje University, Sanggye Paik Hospital, Seoul Spine Institute
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척추측만증에서 척추경 나사 고정 및 감염술(derotation)을 이용하여 회전 변형 교정을 위한 수술 기법
- 감염술 - 나사 회전술
이상민・석세일・김진혁・김원중・정의룡・나기호・손홍문・이상훈
인제대학교 의과대학 상계백병원 서울척추센터
Technique of Pedicle Screw Fixation and Derotation
for the Improvement of Rotational Deformity in Scoliosis Surgery - Derotation - Screw Rotation
Sang-Min Lee, M.D., Se-Il Suk, M.D., Jin-Hyok Kim, M.D., Won-Joong Kim, M.D., Ewy-Ryong Jung, M.D., Ki-Ho Nah, M.D., Hong-Moon Sohn, M.D., Sang-Hoon Lee, M.D.
Seoul Spine Institute, Inje University, Sanggye Paik Hospital – Abstract –
Study design : This is a prospective design
Summary and Background Data : Derotation makes powerful coronal and satisfactory sagittal correction, however, making rotational correction is still controversy.
Objectives : To introduce a new technique to improve the vertebral rotation.
Methods : 1. Fix the pedicle screws of concave side of thoracic spine with nut driver or derotator before derotation maneuver. 2.
During the derotation (counter-clockwise), rotate the nut driver/derotator to the opposite direction (clockwise).
Results : A King type II AIS girl with the magnitude of right thoracic and left lumbar curve was 54°and 40°respectively was reviewed. Thoracic apical rotation was checked 32°. When derotation maneuver was done, the Cobbs angle of thoracic verteba was corrected to 14°(74.1%), however the apical angle was aggravated to 34°. When derotation-screw rotation(DSR) was done, thoracic angle was corrected to 3°with 94.4% of curve correction. The apical rotation was improved to 25°. Preoperative 19.6° of RAsac was corrected to 10.4°showing 46.9% of correction. Postooperatively she was balanced inspite of overcorrection.
Conclusion : Derotation itself did not improve or slightly aggravate the rotation of apical vertebra. Apical rotation was dramati- cally improved by derotation combined by screw rotation technique. Maximal curve correction was obtained without trunk decompensation. This new technique may replace the advantages of anterior instrumentation in better rotational correction and saving fusion levels.
Key Words : Idiopathic scoliosis, Pedicle screw fixation, Derotation, Derotation-screw rotation.
서 론
1 9 8 0년대 C-D 기기와 감염술( d e r o t a t i o n )의 도입으로 척
추측만증에서 3차원적 교정이 가능하다고 많은 사람들 이 주장하였다1 , 2 , 5 , 7 , 8 , 1 2 , 1 4 , 1 5 , 1 8 , 1 9 ). 감염술(또는 후방 전이술)은
전측방으로 전이된 추체를 후중앙으로 이전 ( p o s t e r o -m e d i a l i z a t i o n )시켜 만족할 만한 관상면 및 시상면상 교정
을 얻을 수 있다. 그러나, z-축에 대한 회전 변형, 즉 추체 자체의 회전 변형의 교정에 대해서는 아직까지도 논란의 대상이 되고 있다. 저자들에 따라 회전 교정이60% 가까 이 교정 된다는 보고가 있는가 하면, 오히려 악화 시킨다 는 실험적 연구까지 다양하게 보고되고 있다1 - 3 , 7 - 9 , 1 0 , 1 2 , 1 5 , 1 7 - 2 1 ).
추체의 회전 변형을 측정하는 방법은 Perdriolle 등1 6 )에 의한 단순 방사선 사진으로 측정하는 방법과 , Aaro와
D a h l b o n
3 )법 또는 K r i s m e r1 1 )방법에 의한 C T를 이용하여 측정하는 방법이 현재까지 널리 사용되고 있다. 단순 방 사선으로 측정하는 방법은 쉽게 회전각을 측정할 수 있 는 장점이 있으나, 조사자의 주관에 따라 그 오차의 범위 가 넓으며, 또한 수술후 기기로 인하여 정확하게 측정하 기 어려운 단점이 있다. CT로 측정하는 방법은 단순 방 사선 촬영에 비해 정확한 방법이지만, 기립자세가 아닌 앙와위에서 측정하기 때문에 오차가 있을 수 있으며, 측 정시 골반골과의 상관관계를 항시 염두해 두어야 한다.본 전향적 연구는 척추경 나사 고정술과 감염술을 이 용한 흉추 측만증 교정에서 감염술이 추체의 회전 변형 에 미치는 영향에 대해서 수술장에서 직접 알아보고, 추 체의 회전 변형의 교정을 향상시킬수 있는 새로운 수술 기법에 대해 소개하고자 하였다.
대상 및 방법
12년 9개월된 킹 제 2형 특발성 측만증 여자 환자에서
분절 척추경 나사 고정술과 흉추의 중립위 추체(neutralvertebra)까지 선택적 흉추 유합술을 시술한 환자를 대상
으로 하였다. 환자는 술전 흉추 만곡 54도, 요추 만곡 40 도 이었으며, CT 상 흉추의 첨추체의 회전 변형(RAsac.) 은 19.6도 이었다.측정 방법
환자의 흉추에 척추경 나사와 정상 시상면상 구부린 강봉을 흉추의 요측(concave side)에 삽입 후, 흉추의 첨 추체(apical vertebra)에 삽입한 척추경 나사에 nut driver를 연결하여 지면에 수직인 선과 이루는 각을 측정한다. 이 각은 첨추체의 총 회전 변형 즉, ‘첨추체 고유의 수렴각
(convergence angle) + 측만증으로 인한 첨추체의 회전 변
형으로 생긴 회전각(rotation angle)’에 해당한다(Fig. 1-A).1. 감염술이 추체 회전 변형에 미치는 영향에 대한 1. 측정
첨추체에 nut driver를 끼운 상태에서 강봉의 감염술을 시행하여, nut driver의 변화를 살펴 본다. 감염술 시 nut
driver와 수직선이 이루는 각이 작아지면 첨추체의 회전
변형이 호전됨을, 각이 커지면 악화됨을 의미한다.Fig. 1. Intraoperative medical photos of a 12±9 year old King type II AIS patients with derotation maneuver(A). Thoracic apical rotation was examined 32°in pre-derotation state(B). After the derotation was finished, thoracic apical rotation was aggravat- ed to 34°.
A B
2. 추체의 회전 변형을 향상시키는 감염술-나사회전 2. 술 기법과 이에 대한 측정
추체를 감염술 전 단계로 다시 원위치 시킨후, 척추경 나사들(주로 회전 변형이 심한 첨추체 부근의 척추경 나 사들)을 nut driver 또는 d e r o t a t o r등을 이용하여 고정한 다. 회전 변형의 교정을 높이기 위해서 흉추의 철측(con-
vex side)에 삽입한 척추경 나사는 screw driver등으로 고
정한다.강봉의 감염술(시계방향)을 시행한다. 동시에 척추경 나사에 고정한driver 또는 derotator 를 일정량 만큼 감염 술과 반대 방향(시계방향)으로 회전 시킨다. 감염술 종 료후 척추경 나사를 강봉에 고정하고, 첨추체의 회전 정 도를 nut driver를 이용하여 측정한다(Fig. 2-A,B).
술후 기립방사선 사진으로 만곡의 각도를 최종적으로 측정하고, 첨추체의 회전 변형은 술전, 술후 C T를 이용하 여 첨추체의 천추에 대한 상대 회전( R A s a c . )을 측정한다.
결 과
1. 단순 감염술만 시행한 경우
단순 감염술 시행후 수술장 방사선 사진상 술전 흉추 만곡 5 4도는 1 4도로 교정되어 7 4 . 1 %의 교정력을 보였 다. 그러나, 흉추 첨추체에 삽입한 nut driver와 수직선상 이 이루는 첨추체의 총 회전 변형은 술전 32도에서 감염 술후 34도로 2도 악화되었다(Fig. 1-A,B).
2. 감염술-나사회전술(derotation-screw rotation)을 2. 시행한 경우
술전 흉추 만곡 5 4도는 감염술-나사회전술 후 3도로 교정 되었으며, 이때 교정력은 94.4% 이었다. 첨추체의 총 회전 변형은 술전 32도에서 술후 25도로 호전되었다
(Fig. 2-A,B). 술후 3개월 기립 방사선 사진상 흉추 만곡
은 4도, 요추 만곡은 6도로 교정되었으며, 흉추의 과교 정임에도 불구하고 대상을 이루었다. Aaro와 D a h l b o r n 법에 의한 첨추체의 천추에 대한 상대 회전( R A s a c . )은 술전 19.6도에서 술후 10.4도로 호전 되었으며, 이때 교 정력은 46.9% 이었다(Fig. 3-A,E).고 찰
척추 측만증은 x축과 z축으로 이루어지는 관상면상의 횡만곡 뿐만 아니라 y와 z축으로 이루는 시상면 및 x와
y축의 횡단면의 변형이 복합된 3차원-3면상(3 dimension 3 plane)의 염전 변형으로 각 면의 변형 요소가 제각기
다른 의미를 지니고 있다7). C-D 기기와 감염술이 강력한
관상면상 교정과 만족할 만한 시상면상 교정을 얻을 수 있다는 것은 이미 널리 인정되고 있는 사실이다1,2,5,7,8,12,14,15,18,19)
. 그러나, 측만증의 횡단면 상의 변형, 즉 추
체의 회전 변형의 교정에 대해서는 저자들마다 그 결과 가 다양하다1 - 3 , 7 - 9 , 1 0 , 1 2 , 1 4 , 1 5 , 1 7 - 2 1 )
. Pollock 등
1 7 )은 CD hook를 이 용하여 30도의 첨추체 회전 변형을 얻었다고 보고하였 고, Krismer11)등은 회전 교정이 약간 일어나지만 통계적 의미가 없다 하였으며, Lenke등13)은 11도의 호전이 있었 다고 하였다. Bridwell4)은 한정된 양(limited amount)만 회Fig. 2. Derotation-screw rotation maneuver(A). During the derotation(counter-clockwise) of the rod, rotate the derotators which were fixed to the screws into the opposite direction(clockwise)(B). After finished derotation-screw rotation, apical rotation was cor- rected to 25°.
A B
전 교정을 얻을 수 있다고 애매하게 언급하기도 하였다.
반면 , Gardner-Morse 와 Stoke 등7 )은 미세 요소 모델
(FEM) 연구상 오히려 8도가 악화된 결과를 보고하였으
며, Ghanem 등8)은 흉추에서는 회전 변형이 호전되나, 흉요추 및 요추에서는 악화된다고 보고하기도 하였다. 국 내에서는 석등2)은 Perdriolle 방법으로 단순 방사선 사진 상 척추경 나사고정으로 5 9 %의 호전을 보였다고 보고 하였으나, CT를 이용한 석등1)의 보고에서는 약 3%의 교 Fig. 3. Preoperative and postoperative radiographs(A),(B). Pre- operative 54°of thoracic curve was corrected to 4°, and 40°of lumbar curve was corrected to 6°. Postoperative- ly, trunk was well balanced(C). The length of thoracic apical screw was 23㎜ in derotation and 17㎜ in derota- tion-screw rotation(D). Disc space was widened after the procedure(E). Preoperative 19.6°of RAsac. was correct- ed to 10.4°with 46.9% of rotational correction.
A
C D
E
B
불구하고, 갈고리 고정 또는 척추경 나사와 같은 후방 기기술의 추체에 대한 회전 교정은 전방 기기술에 비해 약한 것이 사실이다. 감염술이 추체의 회전 교정을 잘 일으키지 못한다는 이유에 대해서는 여러가지 주장이
있다11,12,15,17)
. 즉, 후방 기기술이 척추체의 회전 교정에 충
분한 힘( t o r q u e )를 주지 못하며, 갈고리 고정은 추체의 회전축에 비해 후방으로 위치하기 때문에 회전력이 미 약하며 , 감염술 시 강봉이 변형되어 편평해( d e f o r m e d
and flattened)지기 때문에 추체의 회전 교정이 약하게 된
다는 등 다양한 주장이 있다. 저자들은 척추경 나사가 후방에서 전방으로 회전력(torque)를 전달할 수 있으며, 견고(rigid)한 강봉을 사용하기 때문에 위의 주장이 설득 력이 떨어진다고 생각한다. 저자들은 개인적이나마 감 염술이 회전 변형에 미치는 영향에 대한 시각을 언급하 고자 한다.흉추의 첨추체는 전방 측방으로 전이됨과 동시에 추 체 자체의 회전 변형이 동반되어있다. 감염술의 v e c t o r 를 살펴보면 후-중앙부(postero-medialization)의 힘을 가 지게 되며 -이는 전이술(translation)과 같은 방향이다- 척 추의 관상면상, 시상면상 교정을 이루게 된다. 감염술과 전이술과 다른 점은 강봉의 감염술시 강봉 자체도 회전 하므로, 강봉의 회전력(torque)이 척추경 나사에 작용할 것으로 추정된다. 감염술로 후-중앙부로 이전시키는 힘 은, 술전 회전 변형이 심할 경우 호전 될 수 있으며, 회전 변형이 미미할 경우 오히려 악화될 수 있을 것이다. 또 한, 감염술로 생기는 회전력은 강봉과 나사(또는 갈고
된다. 예를 들면, 탁구공을 마찰력이 없는 얼음과 같은 바닥에서 끌면, 공은 이끌려 오지 않고 관성의 법칙에 의해 반대 방향으로 회전 하게 된다. 공과 바닥사이에 마찰력이 강하면(들러 붙었다고 가정하면) 바닥을 끌 경 우 공은 회전하지 않고 바닥을 따라 같은 방향으로 움직 이게 된다. 마찬가지로, 감염술시, 나사와 강봉사이에 마찰력이 없다면 추체의 회전 변형은 호전 되는 방향으 로 되나, 마찰력이 강할 경우 오히려 회전 변형은 악화 될 것으로 가정하였다(Fig. 4-A,B). 실제 척추경 나사와 강봉간에 마찰력이 없을 수는 없으며, 강봉이 나사에 쉽 게 삽입되었어도 감염술시 상당한 마찰력이 생기며 특 히 고도의 측만증 또는 강직된 측만증일 경우 마찰력은 더욱 심하게 되어, 감염술시 추체의 회전은 악화되는 방 향으로 진행할 것으로 추정되었다. 이러한 가정이 맞다 면, 추체의 회전 변형을 교정하는 방법 또한 쉽게 해결 될 수 있다. 즉, 강봉이 회전하는 방향과 반대의 방향으 로 척추경 나사에 새로운 힘(torque)을 가하면 회전 변형 의 교정을 이룰 수 있을 것이라 예측하였다(Fig. 4-C).
본 연구에서 수술장 소견상 단순 감염술만 시행하였 을 경우 예상과 같이 흉추의 첨추체는 미미하지만 약간 악화된 소견(술전 32도, 감염술 후 34도)을 볼 수 있었다.
척추경 나사에 nut driver 또는 derotator를 고정한 후 감 염술과 반대 방향으로 척추경 나사를 회전 시키면서 감 염술(감염술-나사 회전술)을 시행해 본 결과 흉추의 첨 추체는 술전 32도의 회전 변형이 25도로 교정되었다. 첨 추체가 회전 교정되어진 다른 하나의 증거로, 수술장 방
Fig. 4. Influence of rod torque to the apical screw(A). If the friction between rod and screw is minimal, the rotation of screw will be improved after derotation(B). If the friction is maximal, the rotation of screw will be aggravated after the derotation(C) . Derotation-screw rotation technique. Derotatiors fixed to the screws are rotated a little to the opposite direction to the rod derotation to improve the axial rotation.
A
C
B
사선 사진상 단순 감염술만 시행하였을 경우 첨추체의 나사산의 길이가 23㎜로 측정되는 데 반하여, 감염술-나 사 회전술을 시행한 경우 나사산의 길이가 17㎜로 줄어 든 모습을 보여 주었다.즉, 첨추체가 회전 되어지면서, 삽입한 나사의 길이가 줄어든 모습을 보인 것이다( F i g .
3-C). CT 상 첨추체의 천추에 대한 상대 회전(RAsac.)은
술전 1 9 . 6도에서 감염술-나사 회전술 후 1 0 . 4도로 교정 되어 교정력 46.9%를 보였다. 이는 전방 기기술의 고정 력과 비교하여 손색이 없는 결과를 얻었다.또한, 본 연구에서 만곡의 교정력에서 특이할 만한 결 과를 얻을 수 있었다. 술전 흉추 만곡 54도가 술후 3개월 사진상 4도로 92.6%의 교정력을 보였다. 감염술로 인한 과교정은 술후 요추 만곡이 상대적으로 덜 교정되어 술 후 대상실조를 일으킨다고 저자들은 이미 보고한 바 있
다2,19)
. 그러나 감염술-나사 회전술로 시행한 환자에서 과
교정임에도 불구하고 환자는 대상을 이룬 모습을 보이 고 있다. 교정된 흉추를 자세히 분석한 결과, 이에 대한 해답을 얻을 수 있었다. 즉, 단순 감염술만 시행하였을 경우 흉추의 요측(concave side)의 추간판 간격은 술전 모습과 크게 차이가 나지 않게 좁아진 모습을 보인 반 면, 감염술-나사 회전술을 시행한 경우에서는 추체간의 추간판 간격이 넓어진 모습을 보이고 있다(Fig. 3-D). 인 위적으로 신연( d i s t r a c t i o n )의 조작을 하지 않았음에도, 추체의 회전이 교정되면서 자연적으로 추체간의 간격 이 넓어진 모습을 보였으며, 따라서 유합하지 않은 요추 의 교정력에도 영향을 주었을 것으로 풀이된다. 이는 강 력한 회전 교정력 및 유합 범위의 감소를 특징으로 하는 전방 고정술의 장점을 후방 도달법인 감염술-나사 회전 술 로도 이룰 수 있을 것으로 풀이된다. 그러나, 단지 한 례를 가지고 이러한 결론을 확정하기에는 무리가 있으 며, 이에 대한 보다 많은 사례와 추시를 요할 것이다.
요약 및 결론
저자들은 본 전향적 연구를 통하여 다음과 같은 결론 에 도달하였다.
1. 척추경 나사 고정과 단순 후방 감염술은 첨추체의
회전 변형의 교정에 특별한 영향이 없거나 약간 악화시 키는 결과를 보였다.2. 감염술-나사 회전술은 추체의 회전 변형 교정과 만
곡의 교정에 보다 좋은 결과를 보였다.3. 감염술-나사 회전술은 전방 기기술의 강력한 회전
교정과 유합 범위의 단축 등의 장점을 대치할 수 있을 것으로 사료되나, 이를 검증하기 위해서는 보다 많은 자 료와 연구를 필요로 할 것이다.REFERENCES
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서 론 : 감염술은 척추측만증 교정시 전이술(translation)과 더불어 후방 기기술에 있어 널리 사용되어지는 수술 기 법이다. 이는 전측방으로 전이된 추체를 후-내측화(postero-medialization) 시켜 관상면 및 시상면상 교정을 얻을 수 있 다. 그러나, 회전 변형의 교정 여부에 대해서는 아직도 논란이 되고 있다.
연구 목적 : 감염술이 추체의 회전 변형에 미치는 영향에 대해서 알아보고, 이를 향상시킬 수 있는 수술 기법 대해 소 개하고자 한다.
방 법 : 1. 감염술이 추체 회전 변형에 미치는 영향에 대해서는 수술장에서 직접 측정하였다. 즉, 측만증에서 가장 회전변형이 심한 첨추체의 척추경 나사에 너트 드라이버(nut driver)를 끼운 후 감염술을 시행하여, 이의 변화를 살펴 보았다(척추경 나사에 끼운 너트 드라이버와 수선이 이루는 각도는 추체의 총 회전 변형(추체 고유의 수렴각 + 추체 의 회전으로 인한 회전각)에 해당된다. 감염술시 각도가 작아지면 추체의 회전이 호전됨을, 커질 경우에는 추체의 회 전이 악화됨을 의미한다).
2. 감염술-나사 회전술(derotation-screw rotation)의 방법은 다음과 같다.
감염술 전, 척추경 나사들(주로 회전 변형이 심한 첨추체 부근의 척추경 나사)을 나사 드라이버 또는 derotator 등을 이용하여 고정한 후 강봉의 감염술을 시행한다. 이때, 드라이버로 고정된 척추경 나사는 감염술과 반대 방향(시계방 향)으로 회전시킨다. 회전 교정 정도는 감염술 전,후 첨추체에 끼운 너트 드라이버의 각도로 측정한다.
결 과 : 술전 흉추 54도 요추 40도, 흉추 첨추체 회전 변형 32도의 킹 제 2형 특발성 측만증 환자에서 단순 감염술을 시행한 결과, 수술장 방사선 사진상 흉추는 14도로 교정(74.1%)되었으나, 첨추체의 각도는 34도로 2도 악화되었다.
이 환자에서 감염술-나사 회전술을 시행한 결과 흉추는 3도로 교정(94.4%)되었으며, 첨추체 각도는 25도로 호전 되 었다. CT를 통한 첨추체의 회전 각도(RAsac.)는 술전 19.6도에서 술후 10.4도로 호전되었으며, 교정력은 46.9%이었 다. 기립 방사선 사진상 술후 흉추 4도, 요추 6도로, 흉추에서 과교정(교정력=92.6%)임에도 불구하고 요추는 대상을 이룬 모습을 보였다
결 론 : 단순 감염술은 추체의 회전 교정에 별 영향이 없거나 오히려 악화시키는 모습이었으나, 감염술-나사 회전술 은 추체의 회전 변형에 만족할 만한 호전을 보였다. 이는 척추경 나사가 후방에서 전방의 추체까지 회전력(torque)를 전달해 줌으로써, 회전 변형을 교정해 줄 수 있기 때문이다. 또한, 관상면상 교정도 단순 감염술을 시행했을 때 보다 우수하였으며, 이의 의미에 대해서는 좀 더 연구되어져야 하겠지만, 전방 고정술의 장점(우수한 회전 변형 교정 및 유합범위의 감소)을 대치할 수 있는 방법으로 사료된다.
색인단어 : 척추측만증, 척추경 나사 고정술, 반회전술, 척추경 나사 회전술 국 문 초 록
※ 통신저자 : 이 상 민
서울특별시 노원구 상계 7동 761-1번지 인제대학교 의과대학 상계백병원 서울척추센터
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