고령층 환자에서 무시멘트 스템 고정
장 준 동
한림대학교 의과대학 한강성심병원 정형외과학교실
서 론
평균 수명이 점차 증가함에 따라 고령의 환자에서 인공 고관절 전치환술의 요구가 많아지고 있다. 고 령의 환자에서 인공 고관절 전치환술의 고정에는 시 멘트가 보편적으로 사용되어 왔으며3 , 2 5 , 3 1 , 3 5 )무시멘트 스템은 비교적 젊은 환자에서 이용되어 왔다. 그러 나, 고령의 환자에서 시멘트를 사용한 고정은 그 자 체로서 치명적인 합병증을 유발시킬 수 있는 위험이 있으며 평균 수명의 연장으로 고령이라 하더라도 좀 더 내구성 있는 고정이 요구되고 있다. 이러한 관점 에서 최근 고령에서도 무시멘트 스템을 이용한 고정 이 시도되고 있다. 이에 저자는 고령층 환자에서 시 멘트 사용과 관련된 문제점과 무시멘트 고정시 우려 되는 문제점을 함께 알아보고, 비교 연구를 통하여 고령층 환자에서 무시멘트 고정이 유용한지를 알아 보고자 한다.
고령층 환자에서 시멘트 사용과 관련된 문제
인공 고관절에서 시멘트의 사용은 1 9 5 8년 J o h n C h a r n l e y가 처음으로 인체에 사용한 이래 1 9 6 0년 대와 1 9 7 0년대의 인공 고관절 고정의 기본적인 방법
으로 정착하게 되었다. 그러나, 1970년대 후반에 이 르러 시멘트 인공 고관절의 실패에 의한 재치환술의 필요성이 증가하며 시멘트의 사용에 관한 논란이 시 작되었다. 이후 시멘트 기법을 개선시켜 해리를 방 지하고자 하는 노력이 대두하게 되고 이에 따라 현 대적 시멘트 기법이 개발되어 고정이라는 관점에서 발전이 있어 왔다. 한편, 시멘트의 문제점을 보완하 기 위하여 등장한 생물학적 고정인 무시멘트 인공 삽입물은 개발 초기에 부적절한 디자인과 골용해와 관련된 합병증으로, 사용을 주저하게 만들며 시멘트 기법의 개선을 촉진시켰다. 그러나, 무시멘트 고정 방법에서 골용해의 원인이 마모에 의한 것으로 밝혀 지고 생체 역학적인 디자인과 물질의 개선으로 그 결과가 개선됨에 따라 특히 젊은 환자들에게 우선적 으로 선택되는 고정 방법으로 정착되었다. 반면, 골 다공증을 동반한 불량한 골질과 초기 고정력을 얻기 어려운 고령의 환자에서는 시멘트의 사용이 선호되 어 왔다. 이에 따라 고정 방법의 기준으로 저자에 따 라서는 나이와 잔여 여생을 제시한 경우도 있었다
9 , 2 0 ). 그러나, 고령의 환자에서 시멘트의 사용과 관련
된 전신 증상에 의한 합병증이 더 치명적일 수 있고, 수명의 연장으로 재치환술의 가능성을 줄이는 내구 성 있는 고정을 하여야 한다는 점에서 최근 들어 무 시멘트 고정이 부각되고 있다.
인공 관절에서 시멘트를 사용하는 경우 문제점으 로 1) 기술적인 면, 2) 신체 반응, 3) 조직 반응, 4) 재수술과 관련된 문제 등을 들 수 있으며 이러한 문제는 특히 고령에서 더 심각할 수 있다. 이 중 신 체 반응이 가장 심각한 문제를 일으키는 요소로서 수술 중 급사를 유발시키기도 한다.
인공 고관절 치환술과 관련된 사망은 대부분 수술 후에 발생하지만 수술 중에 발생 할 수도 있다
※ 통신저자: 장 준 동
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5 , 1 0 , 1 4 , 1 9 ). 이 중 수술 중 사망은 시멘트의 사용과 깊은 관련이 있는 것으로 여러 저자들이 보고하고 있다
5 , 7 , 8 , 1 4 , 1 6 , 3 1 ). 골 시멘트 주입 증후군(bone cement
implantation syndrome)이란 시멘트 주입 후 수 분 내에 발생하는 병리생리학적 변화를 말하며 저혈 압, 폐동맥고혈압, 심인성쇼크, 저산소혈증, 불규칙 심장박동, 심장마비 등을 특징적으로 나타낸다
1 2 , 1 9 , 2 1 , 3 5 ). 지방과 골수강 내 성분들의 색전은 식도 내
삽관 심장 초음파를 사용하여 조사해 보면 시멘트와 시멘트를 사용하지 않는 인공 삽입물 모두에서 발생 하는 것을 알 수 있다6 , 1 2 ). 그러나, 시멘트를 사용하 는 경우 색전의 수, 크기 및 기간에서 더 위험도가 높으며, 이는 시멘트 사용시 골수강내 압력이 더 높 기 때문이다4 , 2 1 , 2 7 , 3 7 - 3 9 ).
Patterson 등3 1 )은 수술 중 심장마비가 발생하였던 7명을 보고하며 모두 시멘트를 사용하던 중 발생하 였다고 하였다. Parvizi 등3 0 )은 인공고관절 수술 중 발생한 2 3명의 사망환자를 분석 보고하며, 무시멘트 인공고관절 수술을 받은 환자 1 2 , 5 5 1명(15,411 고 관절)에서 사망한 예는 없었다고 하였다. 반면 시멘 트로 고정한 경우에는 환자 2 9 , 4 3 1명(38,488 고관 절) 중 2 3명이 수술 중 사망하였다고 하며, 11명은 시멘트 인공고관절 전치환술 후 1 2명은 시멘트 반치 환술 후 사망하였다고 하였다. 이들 사망환자의 평 균 나이는 8 0 . 9세( 5 9 ~ 9 6세)였다. 일반적으로 고령 의 환자에서 인공 삽입물을 사용하게 되는 주된 원 인은 고관절 부위 골절인데, 이들 보고에 따르면 이 러한 골절 환자에서 더 사망률이 높다고 하였다. 그 이유는 시멘트를 골다공증이 있는 골수강에 주입하 는 경우 색전이 더 쉽게 일어나기 때문이라 하였다.
그러므로 시멘트를 사용하는 경우 심혈관 질환을 동 반한 고령의 여자 환자에서 고관절부 골절이 있는 경우를 위험군으로 정의한 바 있다. 이처럼 고령에 서 시멘트를 사용하는 경우는 사망과 연관된 합병증 을 반드시 고려하여야 한다.
시멘트를 사용하는 경우 기술적인 면에서는 최근 제 4세대 현대적 시멘트 기법까지 개발됨에 따라 임 상적 결과가 개선되었으나, 재현성과 관련된 문제를 지적할 수 있다. 이외에도 수술 시간이 무시멘트 수 술보다 더 길고 이에 따라 출혈량도 더 많을 수 있다 는 점이 특히 동반 질환을 가진 고령의 환자에서 불
리하게 작용할 수 있다. 이외에 나이와 관련은 없지 만 시멘트의 발열, 영양 동맥의 폐쇄로 인한 골괴사, m o n o m e r에 의한 독성, 재수술의 어려움 등도 시멘 트의 사용에 따른 단점들이다.
고령층 환자에서 무시멘트 고정
고령의 환자에서 잔여 수명이 길어짐에 따라 인공 삽입물과 대퇴골 사이의 계면( i n t e r f a c e )과 고정의 내구성에 관한 관심이 높아지고 있다. 특히, 고령의 환자에서 재치환술의 경우 수술 후 사망률과 합병증 이 높으므로 내구성의 중요성이 간과되어서는 안 된 다. 이와 더불어 전술한 바와 같이 고령의 환자에서 시멘트가 신체 반응과 관련하여 더 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 시멘트를 이용하지 않는 경 우 기대되는 장점, 즉, 수술 시간의 단축, 수술 중 출혈의 감소, 재현성의 증가에 따라 무시멘트 인공 삽입물의 이용이 고려될 수 있으며, 양호한 결과들 이 보고되고 있다2 , 1 5 , 1 7 , 1 8 , 2 2 - 2 5 , 2 8 , 2 9 , 3 3 , 3 4 , 4 1 ).
고령의 환자에서 무시멘트 고정을 하는 경우 대퇴 골의 골다공증과 관련하여 초기고정력과 골내성장에 대한 우려가 있을 수 있다. 골다공증은 골수강을 확 장시키고 피질골을 얇게 하여 근위 대퇴골의 형태를 변형시키므로 무시멘트 고정의 초기 고정력을 얻는 데 어려움이 있을 수 있다. 따라서, 고령의 환자에서 무시멘트 스템을 사용하는 경우는 그 형태가 중요하 다. 즉, 골다공증으로 골간단부보다는 골간부 쪽으 로 이행하는 부위의 피질골에 압박 고정을 할 수 있 는 스템이 이점이 있다. Pieringer 등3 3 )은 8 0세 이 상의 환자에서 Z w e y müller 무시멘트 스템을 사용 하여 7 8개월 후에 100% 생존율을 보고하였다.
H e a l y1 7 )는 7 5세 이상의 환자에서 flat tapered wedge 형태의 스템으로 평균 4년 추시하여 재치환 예가 없었다고 하였으며, Berend 등2 )도 7 4세 이상 의 환자 (평균 7 9세)에서 double tapered 무시멘트 스템을 사용하여 5년 추시하여 실패한 예가 없었다 고 하였다. 이상의 보고에서 보듯이 tapered 형태의 압박 고정을 하는 스템은 고령의 환자에서 초기 고 정력에서 문제가 없었음을 알 수 있다.
한편 골내성장에 관해서는 Engh 등1 1 )은 감소된 골량 및 골조직 자체는 신생골 형성에 의미있는 영
향을 주지 않는다고 하였고, 환자의 나이, 성별 등도 신생골 형성에 영향을 주지 않는다고 하였다. 신생 내막골 형성이 성공적 결과의 관건이나, 안정된 섬 유성 조직의 형성도 만족할 만한 결과를 보장하므로 가장 중요한 것은 초기 고정의 안정성이다. 고령의 환자라 할지라도 압박 고정을 통하여 가능한 골피질 에 접촉하도록 시술하며 초기 고정력을 얻는다면 나 이와 관련하여 골내성장의 저해가 없다고 할 수 있겠다.
고령의 환자에서 시멘트 고정과 무시멘트 고정을 비교한 일부 연구에서 시멘트 사용의 경우가 임상적 으로 더 양호하였다고 보고한 바 있다. 그러나, 이들 은 모두 고관절부 골절에서 반치환술을 시행한 비교 연구들로서 현대적 개념의 무시멘트 고정방법을 이 용한 연구는 아니었다1 3 , 4 0 ). 반면, 고령의 환자에서 개선된 무시멘트 스템을 이용한 최근 연구들은 시멘 트 고정보다 더 양호한 결과를 보이고 있다2 , 1 5 , 1 7 , 1 8 , 2 2 - 2 5 , 2 8 , 2 9 , 3 3 , 3 4 , 4 1 ).
고령에서 시멘트 인공관절의 결과는 골의 질 또는 형태와 상관없이 수술기법이 더 중요한 요소라고 할 수 있으나, 무시멘트 인공삽입물의 고정의 결과는 스템의 형태에 따라 다르므로 이들 결과를 비교하는 데 주의를 요한다.
무시멘트 고정은 환자의 생명, 동통의 해소, 기능 의 회복, 내구성에서 분명한 이점이 있으나 비용에 관한 논란이 있을 수 있다. 그러나, 비용의 비교는 인공삽입물 가격 그 자체로만 단순 비교할 수 없으 며 시멘트를 사용하므로써 추가되는 비용, 입원 기 간과 합병증 치료를 포함한 치료 전체적인 비용, 보 험에 따른 비용, 내구성과 관련된 비용 등을 모두 고 려해야 하는 어려운 점이 있다. Barrack1 )은 인공고 관절 전치환술의 비용을 비교하면서 현대적인 시멘 트 스템이 무시멘트 스템보다 실질적인 면에서는 비 용이 더 많이 든다고 한 바 있다.
비교 연구
고령의 환자에서 인공 관절은 고관절부 골절의 치 료에서 가장 흔히 이용되고 있다. 이에 저자는 심한 골다공증이 있었던 고령의 고관절부 골절 환자에서 무시멘트 스템의 유용성을 알아보고자 시멘트 인공삽 입물을 사용하였던 환자들과 비교 연구를 시행하였다.
본원에서 인공 고관절 반치환술로 치료하였던 노 인의 고관절 골절 3 4 5예 중 수상 전 보행이 가능하 였던 환자로서 심한 골다공증을 동반한 8 0세 이상의 고관절 부 골절 환자 중 Z w e y müller 무시멘트 스템 으로 대퇴부를 치환하였던 3 0예(제1군)와 시멘트 스 템을 이용하였던 환자 3 0예(제2군)를 대상으로 본 연구를 시행하였다. 이들 두 군의 선정 기준은 나이, 성별, 골절의 부위 및 형태, 골다공증의 정도, 마취 방법 등이 가능한 동일하도록 환자를 선택하여 비교 하였다. 두 군의 평균 나이는 각각 8 4 . 8±4 . 7세( 8 0
～9 3세)와 8 4 . 6±4 . 3세( 8 0～9 4세)이었으며 골다공 증의 정도는 각각 - 5 . 5±0.8, -5.3±0 . 6이었다. 각 군의 성별은 남자 6예, 여자 2 4예이었고 경부 골절 은 1 5예, 전자간 골절은 1 5예이었다. 이들 두 군의 수술 후 퇴원까지 기간, 입원기간, 중환자실 기간 및 사용 빈도, 수술 시간, 수술 중 저혈압 발생 유무, h a e m o v a c을 통한 실혈량, 수술 후 3일과 7일의 Hb/Hct, tilting table 시작 시기, 보행기 이용 보 행 시작 시기, 합병증, 수술 1년 후 인공삽입물의 위치 변화, 수술 1년 후 보행 상태, 수술 1년 후 사 망률 등을 조사하여 이들을 통계적으로 분석하였다.
각 군의 입원 기간은 제 1군은 2 4 . 6±1 0 . 7일, 제 2군은 3 2 . 8±1 6 . 8일이었으며(p=0.047), 중환자실 이용은 각각 1 0명과 1 4명이었다. 수술 시간은 제1군 에서는 7 5 . 8±1 7 . 6분, 제 2군에서는 8 9 . 2±2 8 . 1분 이었고 (p=0.024), 수술 중 저혈압 발생은 각각 6 예, 12예이었다. Haemovac을 통한 실혈량은 339.2 mL와 316.3 mL (p=0.288)이었다. 수술 후 3일 H b / H c t는 각각 10.4/29.3, 11.2/32.6이었고 7일의 H b / H c t는 11.8/29.5, 11.0/32.6이었다 (p>0.05). 중환자실 치료를 하지 않았던 환자들에서 tilting table 시작 시기는 각각 평균 4 . 1일과 3 . 0 일이었고, 보행기 이용 보행 시작 시기는 평균 8 . 4 일과 8 . 3일이었다. 수술 중 발생한 골절은 제 1군에 서만 2예가 있었으나 모두 비전위성이었으며 c e r- clage wiring으로 고정하였다. 합병증으로 폐색전 증은 제 1군에서 1예, 제 2군에서 4예에서 발생하였 으며, 수술 1년 후 인공삽입물의 위치 변화는 양군 모두에서 없었다. 수술 1년 후 사망은 제 1군에서 6 예, 제 2군에서 8예이었다.
결론적으로 심한 골다공증이 있는 고령의 환자에
서도 골 간단부와 간부에 걸쳐 압박 고정을 하는 경 우 조기 고정력을 얻을 수 있어 시멘트를 사용한 경 우와 비교하여 수술 후 활동적인 면에서 차이가 없 었으며 시멘트를 사용하는 경우의 단점을 보완할 수 있었다. 그러나 수술 중 골절의 위험도가 있으므로 주의를 요하고 필요한 경우 수술 중 예방적인 w i r i n g을 하는 것이 도움이 될 것으로 생각된다.
결 론
인공 고관절 전치환술의 고정 방법을 선택할 때, 환자의 수명이 길어지고 삶의 질이 높아짐에 따라 나이 그 자체만이 고정 방법 선택의 고려 사항이 될 수 없다. 무시멘트 고정은 스템의 형태와 시술이 적 절한 경우 고령의 환자에서도 초기 고정력과 골내성 장을 얻을 수 있는 재현성과 내구성이 높은 고정 방 법으로 생각된다. 특히 시멘트를 사용하지 않기 때 문에 시멘트와 관련하여 고령에서 더 심각하게 발생 할 수 있는 문제와 치명적인 합병증을 방지할 수 있 는 장점이 있다고 하겠다.
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