Charnley의 고관절 전치환술에 대한 선구자적인 역할 에 힘입어 유시멘트 고관절 전치환술이 널리 보급되어 사 용되어 왔으나 인공관절의 해리가 심각한 문제로 대두하
게 되었다4,5,7). 이러한 문제를 해결하기 위해 무시멘트 인공관절이 시도되었고11,23), 표면을 다공성 층으로 피복 된 인공관절이 1980년대 초부터 사용되었으나2,3,6), 역시
1
목 적: 수산화인회석(HA)이 피복된 해부학적 대퇴 주대를 이용한 고관절 전치환술의 최소 5년 결과를 보고하고자 한다.
대상 및 방법: 1992년 3월부터 1995년 4월까지 수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대를 이용하여 고관절 전치환술 을 시행하였던 46명 50예 중 임상적 및 방사선학적 추시가 가능하였던 36명 39예를 대상으로 하였다.
결 과: Harris hip score는 수술 전 평균 55.2점에서 수술 후 1년에는 91.5점으로 향상되었으나 최종 추시시 평균 81.9점으 로 감소하였다. 대퇴 주대 주위의 방사선 투과 음영은 최종 추시 방사선 사진상 총 5예(12.8%)에서 나타났으며 대퇴부 골 용해는 최종 추시 사진상 7예(17.9%)에서 관찰되었다. 총 4예(10.3%)에서 대퇴 주대 골용해로 재치환술을 실시하였다. 재 치환술까지의 평균 기간은 123개월이었다.
결 론: 수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대는 높은 Harris hip score와 낮은 대퇴부 동통 빈도를 얻을 수 있게 해주 지만 폴리에틸렌 마모에 따른 골용해를 방지하지는 못하였다.
색인 단어: 고관절, 전치환술, 수산화인회석(HA), 해부학적, 대퇴 주대
Purpose: To evaluate minimum 5-year results of total hip arthroplasty using a hydroxyapatite (HA)-coat- ed anatomic femoral stem.
Materials and Methods: Fifty hips in 46 patients, received total hip arthroplasty using a HA-coated anatomic femoral component, between March 1992 and April 1995, 39 hips (36 patients) were available for this study.
Results: The mean preoperative Harris hip score of 55.2 points increased to 91.5 points at one year, but reduced to 81.9 points at the last follow-up. Radiolucency was seen in 5 hips (12.8%) on the last follow-up radiograms. Femoral osteolysis occurred in 7 hips (17.9%) on the last follow-up radiograms. Four femoral stems (10.3%) were revised due to femoral osteolysis and loosening. The average duration between index operation and revision was 123 months.
Conclusion: The HA-coated anatomical femoral stem gave an increased Harris hip score and lowered the incidence of thigh pain, however it did not prevent osteolysis due to polyethylene wear.
Key Words: Hip, Arthroplasty, Hydroxyapatite (HA), Anatomical, Femoral stem
Department of Orthopaedic Surgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju, Korea
Sung Kwan Hwang, M.D., Wan Ki Kim, M.D., and Hong Kyum Kim, M.D.
Total Hip Arthroplasty with Hydroxyapatite-Coated Anatomic Femoral Stem
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수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대를 이용한 고관절 전치환술
황성관ㆍ김완기ㆍ김홍겸
연세대학교 원주의과대학 정형외과학교실
1 1 통신저자 : 황 성 관
강원도 원주시 일산동 162
연세대학교 원주의과대학 정형외과학교실 TEL: 033-741-1351∙FAX: 033-746-7326
E-mail: [email protected]
Address reprint requests to Sung Kwan Hwang, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University, 162 Ilsan-dong, Wonju 220-701, Korea Tel: +82.33-741-1351, Fax: +82.33-746-7326 E-mail: hwtonlka!wonju.yonsei.ac.kr
를 경험하였다고 보고하였다 . 또한 인 공관절의 장기적 성공을 위해서는 stress transfer의 분 포에 영향을 받을 것으로 생각되며 대퇴 간부가 꽉 끼게 고정되는 diaphyseal fit 개념의 인공관절은 대퇴부 동 통과 대퇴 근위 응력 차단(stress-shield)에 의해 골소 실을 야기할 가능성이 높다12,18,19,22,26). 따라서 근위부에 골형성을 유도하고 근위부로부터 stress가 전달되는 해 부학적 대퇴 주대를 사용할 경우 좋을 결과가 예상되었 다. 저자들은 이런 설계의 대퇴 주대가 응력 차단 효과를 줄여 대퇴 근위부 골소실을 억제하고 대퇴 주대 근위부 환상 고정으로 대퇴 원위부 골용해를 감소시키는지 알아 보기 위하여 수산화인회석이 도포된 해부학적 대퇴 주대 를 이용하여 고관절 전치환술을 시행한 후 중단기 추시 관찰을 하였기에 문헌고찰과 함께 보고하는 바이다.
연구대상 및 방법
1. 연구대상
1992년 3월부터 1995년 4월까지 수산화인회석이 도 포된 해부학적 대퇴 주대를 이용하여 고관절 전치환술을 받은 환자 46명 50예 중 5년 이상 추시가 가능하였던 36
성 괴사가 가장 많아서 18예, 대퇴경부골절 및 후유증이 6예, 원발성 및 속발성 골관절염이 5예, 세균성 및 결핵 성 관절염 휴유증이 4예, 류마치스성 관절염이 3예, 강 직성 척추염이 3예였다.
2. 인공관절의 재질, 수산화인회석 피복 1) 인공관절의 재질
고관절 전치환술에 사용된 대퇴 주대는 ABG (Anato- mic Benoist Giraud, Howmedica, Staines, Eng- land)로 9개의 사이즈가 있고 티타늄 합금(Ti6Al4V)으 로 되어 있으며 근위 1/3부위까지 수산화인회석이 도포 되어 있고 주대 표면에 비늘 모양의 부조(macrorelief) 가 존재한다(Fig. 1). 주대의 원위부는 수산화인회석이 부착되어 있지 않으며 주대는 근위부가 해부학적으로 고 정되도록 설계되어 12도의 전염각을 가지고 있다. 대퇴 원위부는 grit-blasted 표면(roughness 2.59 m)으 로 되어 있고 맨 끝부분이 탄환 끝처럼 뾰족하게 설계되 어 있다.
2) 수산화인회석 피복
진공 상태에서 plasma-spray 방법으로 순수한 티타 늄 substrate에 부착되어 피복의 질과 균일성이 극대화 되도록 하였다. 피복 후 수산화인회석의 crystallinity는 75% 이상, porosity는 10% 이전, tensile bond stre- ngth는 62에서 65 MPa, 그리고 두께는 60 m (±20) 이고 표면 거칠기(roughness)는 3-4 m이다.
3. 수술방법 및 수술 후 관리
모든 수술은 일반 수술실(conventional theatre)에서 단일저자(S.K.H)에 의해 측와위에서 후외방 도달법을 이용하여 시행되었으며 대전자 절골술이나 구조적 골이 식술을 사용한 예는 없었다. 모든 예에서 항응고제는 사 용하지 않았고 항생제는 수술 전 24시간 수술 후 7일까 지 투여하였다. 인공 골두는 모두 28 mm의 크롬-코발 트 골두가 사용되었다. 수술시 대퇴 주대의 원위단이 골 Fig. 1.Proximal 1/3 hydroxyapatite-coated anatomic ABG femoral
stem. Viewed from anterior (A) and lateral (B).
A B
수강에 끼지 않도록 충분히 확공(overreaming)하였으 며 수술 후 3일부터 목발 보행을 시작하여 수술 후 6주 이내에 전체중 부하를 권장하였다.
4. 임상적 평가
환자 추시는 수술 후 3, 6, 12개월에 하였으며 그 이후 매년 실시하였다. 임상적 결과의 평가는 Harris hip score를 이용하였다. score가 90 이상이면 우수, 80- 89점은 양호, 70-79점은 보통, 69점 이하를 불량으로 분류하였다. 또한, 대퇴부 동통을 수술 후 6개월, 1년에 조사하였고 그 이후 매년 검사하였다.
5. 방사선학적 평가
방사선학적 검사는 수술 후 3개월, 6개월과 1년에 표준 정형외과 골반사진(standard orthopaedic pelvis)과 양측 고관절 측면 사진(both hip lateral)을 촬영하여 시행하였으며 대퇴 주대 고정의 안정성, 대퇴 주대 주위 의 방사선 투과 음영(radiolucency), 대퇴거 골위축과 대퇴 주대 주위의 골용해를 조사하였다. 대퇴 주대의 이 동은 2 mm 이상 변화가 있을 때 의미가 있는 것으로 생 각하였고 대퇴 주대 주위의 방사선 투과 음영은 폭이 최 소 2 mm 이상이고 Gruen 구역의 30% 이상이 될 때 기 록하였으며 골용해는 Gruen 등의 분류에 의해 위치에 따른 발생 빈도를 조사하였고 크기가 3 mm 이상인 경우 의미있는 것으로 정의하였다. 대퇴 주대의 이동(불안정 성)이 없고, 방사선 투과 음영이 관찰되지 않을 경우 골 내성장이 이루어진 것으로 정의하였다.
결 과
1. 임상적 결과
수술 전 Harris hip score는 평균 55.2점에서 수술 후 1년에 평균 91.5점으로 향상되었으나, 최종 추시에서
는 평균 81.9점으로 수술 후 1년째 score보다 다소 감소 하였다. 우수는 8예, 양호 20예, 보통 5예, 불량 6예로 71.8%에서 우수 또는 양호의 결과를 나타내었다.
대퇴부 동통은 수술 후 2년에 1예(2.6%)에서 발생하 였으나 최종 추시시 3예(7.7%)에서 대퇴부 동통이 관찰 되었다.
2. 방사선학적 결과
골내성장(osseointegration)이 이루어진 경우는 29 예(74.4%)이었다. 대퇴 주대의 불안정성을 보인 경우가 1예(2.6%)이었으며 수술 후 정상 위치로 삽입된 대퇴 주 대가 최종 추시시 내전(varus) 및 수직침강(2 mm)되었 다. 대퇴 주대 주위의 방사선 투과 음영은 주로 수산화 인회석이 피복되지 않은 원위부에서 많이 관찰되었으며 Gruen 3구역 5예(12.8%), 4구역 5예(12.8%), 그리고 5구역 5예(12.8%)였다. 스트레스 응력 차단에 의한 대퇴 거 골소실은 9예(23.1%)에서 관찰되었으며 3예(7.7%)에 서 원위 피질골의 비후가 관찰되었다(Fig. 2).
대퇴부 골용해는 총 7예(17.9%)에서 발생하였고 Gru- en 1구역 4예(10.3%), 7구역 5예(12.8%), 3구역 1예(2.
6%), 그리고 5구역 2예(5.1%)에서 발생하였다(Table 1).
3. 합병증
이소성 골형성이 2예, 표재성 감염이 1예, 수술 후 탈
Radiolucency Osteolysis
Gruen zone I - 4 (10.3%)
zone II - -
zone III 5 (12.8%) 1 (2.6%)
zone IV 5 (12.8%) -
zone V 5 (12.8%) 2 (5.1%)
zone VI - -
zone VII - 5 (12.8%)
Table 1.The incidence of radiolucency and osteolysis around the femoral stem
Fig. 2.(A) Postoperative radiogram. (B) Despite the calcar atro- phy and distal cortical hypertrophy, endosteal bone apposition (spot weld) was noted in Gruen zones 2 and 6 after 8 years.
A B
구가 2예, 경부 선상 골절이 2예이었으며 이중 탈구는 보 존적 요법으로 외전 보조기를 착용하여 치료하였고 경부 골절은 특별한 치료가 필요 없었으며 표재성 감염은 3주 간의 항생제 투여로 치유되었다.
4. 재치환술 및 생존율
대퇴 주대의 재치환술을 시행한 경우는 총 39예 중 4예 (10.3%)이었으며 모두 대퇴 주대 주위의 골용해와 주대 이동에 의한 경우였다(Fig. 3).
Kaplan-Meier 방법을 이용하여 예상 9년 생존율은 100%, 10년 생존율은 94%이었다(Fig. 4).
고 찰
본 연구는 수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대 의 중단기간 추시 결과, 우수한 임상 결과들을 보고하였
다8,9,16,31). 본 연구에서도 수산화인회석이 피복된 해부학
적 대퇴 주대를 이용하여 고관절 전치환술을 시행하고 평 균 85개월 추시 해 본 결과, 71.8%에서 우수 내지 양호한 결과를 관찰하였다. 근위부로 체중이 부하되는(proxi- mal loading) 해부학적 대퇴 주대들은 일세대 무시멘트 대퇴 주대에 비해 대퇴부 동통이 감소하는 결과를 보였다
8,16,23,24). 본 연구에서도 수술 후 2년에 2.6%로 낮은 대
퇴부 동통 빈도를 관찰하였다. Tonino 등29)은 359예에 서 수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대를 고정하 고 1년 추시 결과 99.5%, 5년 추시 결과 100%에서 골성 결합(osseointegration)을 방사선학적으로 확인하였다 고 하였고 Giannikas 등21)은 71예에서 동일한 대퇴 주 대를 사용하고 평균 4.8년 추시 결과 전례에서 모두 골성 결합(osseointegration)을 얻었다고 하였으며, 본 연구 에서도 수술 후 1년에 88.9%의 높은 골성결합을 얻었다.
대퇴 주대 이동 및 해리에 대해 Tonino 등30)은 수술 기 법상 문제로 초기에 제거한 경우를 제외하면 5-7년 추시 기간 동안 대퇴 주대의 이동이나 해리를 관찰하지 못하였 다고 하였으며 Tonino 등29)도 222명의 환자에서 수산화 인회석이 도포된 해부학적 주대를 삽입하고 최소 2년간 추시한 바, 5 mm 이내의 이동이 6예에서 관찰되었는데 Fig. 3.(A) Postoperative radiogram showing undersized stem with neutral fixation. (B) Femoral stem migration and varus tilting is seen after 10 years. (C) The femoral stem was revised due to stem migration.
A B C
Cummulative survival (%)
100
80
60
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12
Year
Fig. 4.Kaplan-Meier accumulative survival curve for the femoral stem using revision as the endpoint. The survival rate was 100%
at 9 years and 94% at 10 years.
그 이후에는 더 이상의 이동이 관찰되지 않았다고 보고 하였다. 본 연구에서도 2.6% (1예)에서 대퇴 주대의 이동 을 관찰하였는데 수술 후 방사선 사진상 사이즈가 작게 삽입된 것으로 생각되었다. Tonino 등29) 수산화인회석 이 피복된 대퇴 주대의 연구에서 수산화인회석이 피복된 근위부에는 방사선 투과 음영이 관찰되지 않았다고 하였 으며 본 연구에서도 수산화인회석이 피복되지 않은 대퇴 하단부인 Gruen 구역 3, 4, 5에서만 12.8%에서 관찰되 었다. D'Antonio 등9)은 수산화인회석이 피복된 곧은 대 퇴 주대를 사용하여 고관절 전치환술을 시행하고 2년 추 시 결과 49%, 6년 추시 결과 63%에서 대퇴거 골흡수를 보고하였고, 계속 6년간 추시한 바, 원위 피질골 비후 47%, 대퇴거골 흡수가 63%로 증가됨을 관찰하였다8). Geesink와 Hoefnagels16)는 수산화인회석이 피복된 곧 은 대퇴 주대를 사용하고, 6년 추시 결과, 69%에서 대퇴 거의 골흡수를 관찰하였다고 보고하였다. 그러나, Toni- no 등30)은 수산화인회석이 피복된 해부학적 주대를 사용 하고, 5년 추시한 결과, 27.1%에서 대퇴거의 골 흡수를 경험하였다고 하였다. 본 연구에서도 수산화인회석이 피 복된 해부학적 대퇴 주대를 사용하고, 최소 5년 이상 추 시한 결과, 27.9%로 비슷한 대퇴거 골흡수를 경험하였 다. D’Antonio 등8)은 수산화인회석이 피복된 곧은 주대 (straight stem)를 사용하여 고관절 전치환술을 시행하 고, 평균 6.8년 추시 결과, 대퇴부 주위의 의미있는 골용 해를 관찰하지 못하였다고 하였고, Tonino 등30)은 수산 화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대를 사용하고, 5-7 년 추시 결과, 대퇴 주대 주위의 골용해를 2.3%에서 관 찰하였다고 하였다. 본 연구에서는 수산화인회석이 피복 된 해부학적 대퇴 주대를 삽입하고 최소 5년 이상 추시한 결과, 대퇴 주대 주위의 골용해가 12.8%에서 관찰되어 비교적 높은 빈도를 보였다. Geesink와 Hoefnagels16), D’Antonio 등8)과 Mulliken 등23)은 수산화인회석이 피 복된 대퇴 주대에서 해리로 인한 재치환술률은 매우 낮 다고 보고하였다. Giannikas 등21)은 수산화인회석이 피 복된 해부학적 대퇴 주대를 사용하여 고관절 전치환술을 시행한 71예 중 1예(1.4%)에서 재치환술을 시행하였고, Tonino 등30)도 수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주 대를 이용한 고관절 전치환술 후 5-7년간 추시 결과, 대 퇴 주대의 재치환을 시행한 경우가 3예이었으나 모두 염 증과 대퇴부 동통이 원인이었고 대퇴 주대의 해리는 없었
다고 하였다. D’Antonio 등8)도 수산화인회석이 피복된 곧은 대퇴 주대를 사용하여 고관절 전치환술을 시행한 후 최소 5년 추시 결과, 대퇴 주대를 재치환한 경우는 1예도 없었다고 하였다. 본 연구에서는 수산화인회석을 피복한 해부학적 주대를 이용하여 고관절 전치환술을 시행하고, 최소 5년 추시한 결과, 대퇴 주대의 재치환술을 시행한 경우가 4예(10.3%)였고, 재치환술은 수술 후 10년에 1예, 수술 후 10.1년에 1예 그리고 10.2년에 2예 시행하였다.
재치환술은 주로 대퇴 골용해에 의한 것이었으며 수산화 인회석의 해리 현상은 없었다. Tonino 등30)은 수산화인회 석이 피복된 인공관절의 최종 추시 결과, 5년 생존율을 98%로 높게 보고하였으며 본 연구에서는 9년 생존율이 100%로 관찰하였다.
결 론
수산화인회석이 피복된 해부학적 대퇴 주대는 높은 Harris hip score와 낮은 대퇴부 동통 빈도를 얻을 수 있게 해주지만 폴리에칠렌 마모에 따른 골용해를 방지하 지는 못하였다. 향후 재치환율을 줄이고 생존율을 높이기 위해서는 폴리에칠렌을 배제한 세라믹-세라믹 관절이나 금속-금속 관절을 사용해아 할 것으로 사료된다.
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