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서 론
슬관절 전치환술 시 후방십자인대의 보존은 경골의 후 방 전위를 막고 슬관절의 안정성에 기여하며 roll-back 기전을 통해 관절 운동 범위를 향상시킬 수 있다는 장점 이 있다1,18,20,22)
. 반면, 후방십자인대의 제거는 수술 조작 및 변형 교정을 쉽게 하고, 경골 절제를 최소화 할 수 있 으며, 관절 접촉면이 없어 삽입물의 마모 빈도를 줄일 수 있는 장점이 있다1,3,11,18). 그러나, 후방십자인대의 제거 시 신전 및 굴곡 간격이 모두 증가하고, 굴곡 간격이 신전 간격에 비해 더 증가하게 된다.
후방십자인대 보존 여부에 따라 슬관절 전치환술 시 연 부조직의 균형, 경골 후경사각, 대퇴 삽입물 및 폴리에틸 렌의 크기의 선택에 영향을 줄 수 있다. 후방십자인대를 제거할 때 보존하는 경우 보다 두꺼운 폴리에틸렌을 사용 하거나, 굴곡 신전 간격을 동일하게 하기 위해 원위 대퇴 관절선을 근위부로 이동시킬 수 있으며, 반대로 후방십자 인대를 보전하는 경우 후경사각을 크게 하거나 부분적인 후방십자인대 유리술을 시행할 수 있다. 아직까지 후방십 자인대 보존 여부에 따라 대퇴 삽입물의 크기의 변화에 어떤 영향을 주며 그 차이가 얼마나 나는지에 대한 연구
슬관절 전치환술에서 후방십자인대 보존 여부와 대퇴 삽입물 크기의 상관 관계 분석
서재곤․문영완․황찬하․강홍제
성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 정형외과학교실
Analysis of the Relationship between Posterior Cruciate Ligament Preservation and Femoral Component Size in Total Knee Arthroplasty
Jai-Gon Seo, M.D., Young-Wan Moon, M.D., Chan-Ha Hwang, M.D., and Hong-Je Kang, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea
P u rp o s e : How PCL preservation affects the selection of femoral component size in total knee arthroplasty.
M a te ria ls a n d M e th o d s : One hundred and fifty-seven patients, two-hundred and twenty-two knees, underwent total knee arthroplasties with ScorpioⓇ. One hundred and eighteen knees underwent PCL- preserving procedures, and one-hundred and four knees underw ent PCL-substituting procedures.
For m inim ization of error, we perform ed soft tissue balancing and then bone cutting by a Linker system w ith certain posterior slope (≤3o). W e com pared the sizes of the fem oral com ponents between the PCL-preserving and PCL-substituting procedures in order to determ ine how flexion gap differences affect fem oral com ponent sizes (W ilcoxon signed rank test).
R e s u lts : W ith a certain minimal posterior slope (≤3o), the PCL-preservation procedure led to selection of a 2.4 m m sm aller fem oral com ponent than the PCL substituting procedure (p＜0.05).
C o n c lu s io n : Selection of femoral component size was affected by PCL preservation, and the size of the fem oral com ponent was decreased in the PCL preservation group.
K e y W o rd s : Knee, Posterior cruciate ligament, Total knee arthroplasty, Femoral component size
통신저자：문 영 완
서울특별시 강남구 일원동 50번지
성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 정형외과학교실 TEL: 02-3410-3509․FAX: 02-3410-0061 E-mail: [email protected]
Address reprint requests to Young-Wan Moon, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Ilwon-dong 50, Gangnam-gu, Seoul 135-710, Korea Tel: +82.2-3410-3509, Fax: +82.2-3410-0061
E-mail: [email protected]
는 별로 없는 실정이다.
본 연구에서는 경골 후경사각을 3o 이내로 일정하게 시 행하였을 때 후방십자인대 보존형과 후방십자인대 대치 형에서 인공 슬관절 대퇴 삽입물 크기의 상관 관계에 대 해서 알아보고자 하였다.
대상 및 방법
2003년 10월부터 2004년 1월까지 슬관절 전치환술 (ScorpioⓇ)을 시행 받은 204명 중, 처음 수술을 받으며, 진단이 퇴행성 슬관절염인 157명(남/여：6/151), 222예 를 대상으로 연구를 실시하였다. 한 사람의 정형외과 전 문의가 슬관절 전치환술을 시행하였고, 후방십자인대 보 존형은 A군으로 하였으며, 후방십자인대 대치형은 B군 으로 하였다. 수술 전 슬관절 손상의 과거력이 있거나, 슬관절의 불안정성이 있는 경우, 15o 이상의 내반 및 외 반 변형, 20o 이상의 굴곡 구축이 있거나 수술 시 후방십 자의 변형이 있는 경우에는 후방십자인대 제거형을 선택 하였다. A군은 118예, 81명이었고, B군은 104예, 76명 이었다. 성별은 A군에서 남자가 4명, 여자가 77명, B군 에서 남자 2명, 여자 74명이었으며, 평균 연령은 A군 65.6세(53-78세), B군 68.6세(56-77세)였다. 평균 신 장은 A군 평균 153.6 cm, B군 평균 152.1 cm였고, 평균 체중은 A군 63.9 kg, B군 63.4 kg였으며, 평균 체질량 지수는 A군 27.1, B군 27.4로 양 군에서 통계학적 차이 는 없었다(p＞0.05). 굴곡 구축은 A군 0-15o (4.83±
6.86), B군 0-25o (8.46±6.86)였다.
본 저자들이 사용한 인공 슬관절 제품인 ScorpioⓇ는
대퇴 삽입물 크기가 3번, 4번, 5번, 6번, 7번, 9번으로 8번이 없으며, 시상면에서 단일 반경 설계(single radius design)로 만들어졌다. 대퇴 삽입물의 전후방 길이는 크 기에 따라 각각 34.1 mm, 37.4 mm, 39.4 mm, 41.7 mm, 43.9 mm, 48.5 mm로 한 단계가 커질수록 전후방 길이는 평균 2.3 (1.7-2.9) mm씩 증가하며, 후방십자 인대 보존형과 후방십자인대 대치형이 모두 가능한 디자 인이다(Fig. 1).
모든 예에서 원위 대퇴골 절골술은 anterior reference 방법을 이용하였으며, 대퇴 삽입물 원위부 두께와 일치하 는 8 mm 두께로 일정하게 시행하고, 일정한 두께의 폴리 에틸렌(12 mm)을 사용하도록 노력하였다. 이를 위해 저 자가 개발한 대퇴-경골 연계식 슬관절 절골술을 이용하 여 먼저 연부조직의 이완술을 시행하여 하지 정렬을 맞춘 후 원위 대퇴골 절골술은 일정하게 8 mm 두께로 시행하 고 20 mm의 신전 간격 형성을 위해 근위 경골 절골선을 결정하였다16,21). 이후 슬관절 90o 굴곡 상태에서 하지 견 인력을 주어 양측 측부인대가 동일한 긴장 상태가 유지되 도록 하고 gauge를 이용하여 12 mm 두께의 폴리에틸렌 을 사용할 때의 대퇴골 후과부 절제선과 사용될 대퇴 삽 입물 크기를 결정하였다(Fig. 2). 사용될 대퇴 삽입물 크 기가 결정되면 나머지 대퇴골 절골술을 시행하고, 경골 후경사각이 3o 이내의 일정한 각도로 근위 경골 절골술을 시행하였다. 굴곡 구축 및 연부조직의 구축이 심한 경우 후방십자인대 보존형을 사용한 군에서는 후방 골극 제거 등의 후방 유리술을 먼저 시행한 후 원위 대퇴골 절골술 을 시행하였으며 굴곡 구축이 20o 이상인 경우 후방십자
Fig. 1. Femoral components: resected A/P diameter of ScorpioⓇ. (A) PS type: posterior cruciate-substituting, (B) CR type: posterior cruciate-retaining.
인대 제거형을 선택하여 후방 유리술 및 후방십자인대를 제거하여 굴곡 구축을 없앤 후 절골술을 시행하였다. 수 술 후 단순 측면 방사선 검사를 실시하여 비골 골간의 해 부학적 축과 경골 삽입물이 이루는 경골 후경사각을 측정 하였다(Fig. 3). 후방십자인대 보존형을 사용한 군과 후 방십자인대 대치형을 사용한 군에서 사용된 대퇴 삽입물 의 크기 차를 통계적 분석(Mann-Whitney U-test)을 시행하여 후방십자인대 보존여부와 대퇴 삽입물 크기의 상관 관계를 분석하였다.
결 과
슬관절 전치환술 후 시행한 방사선 검사상 경골 후경 사각은 평균 2.4±1.9o로 후방십자인대 보존형에서 2.7o, 후방십자인대 대치형에서 1.9o였다. 사용된 폴리에 틸렌의 두께는 후방십자인대 보존형과 대치형에서 각각 10 mm는 4예, 1예, 12 mm는 93예, 85예, 15 mm는 22예, 17예였고, 평균 12.5 mm였으며, 후방십자인대 보존형과 대치형에서 각각 평균 12.6 mm, 12.4 mm로 두 군 간의 경골 후 경사각과 폴리에틸렌 두께는 통계학 적 차이(p＞0.05)가 없었다. 대퇴 삽입물 크기는 후방십 자인대 대치형을 사용한 예는 평균 43.6 mm, 6.9 (5.8- 8.0) size, 후방십자인대 보존형을 사용한 예는 평균 41.2 mm, 5.8 (4.5-7.1) size를 사용하여 후방십자인대 를 보존하여 슬관절 전치환술을 시행한 군에서 후방십자 인대를 제거하여 슬관절 전치환술을 시행한 군보다 평균 2.4 mm 작은 대퇴 삽입물을 사용하였다(Fig. 4).
고 찰
슬관절 전치환술에서 후방십자인대 보존여부에 따른 장 단점은 논란이 많아 후방십자인대 보존 시 관절의 심한 변형의 교정이 힘들고 수술 후 후방십자인대가 정상적인 기능을 못해 불안정성을 유발할 수 있다9,19). 그러나 후방 십자인대를 제거할 경우 신전 및 굴곡 간격이 증가를 야 기하며, 늘어난 간격은 신전 및 굴곡 시 각각 다르다.
Oschner와 Johnson17)은 후방십자인대 제거로 1.4 mm Fig. 2. Flexion-extension gap balancing and determination of the size of the femoral component using a gauge (Linker gauge). (A) Extension gap. (B, C) Flexion gap.
a a
a a
A B C
Fig. 3. Posterior tibia slope (PTS) is determined from the tangent to the mid medullary line of the fibular shaft and tibial cut.
PTS
의 신전 간격과 2.3 mm의 굴곡 간격이 증가한다고 보고 하였다. Dorr와 Boiardo4)는 3-4 mm 정도의 굴곡 간격 이 증가하며, Kadoya 등10)은 신전 간격은 0.9 mm, 굴곡 간격은 4.8 mm 정도 간격이 증가한다고 보고하였다.
Mihalko 등15)은 후방십자인대 제거 시 슬관절 신전 간격 을 약 1 mm, 굴곡 간격을 약 5-6 mm 증가한다고 하였 다. 일반적으로 후방십자인대 제거 시, 슬관절 위치에 따 라 늘어나는 간격이 다른 것으로 나타나며 특히 신전 위 치보다 굴곡 위치에서 간격이 증가하는 것으로 보고되고 있다. 따라서 후방십자인대 제거 시 연부조직 균형, 절골 정도, 삽입물의 선택의 고려가 필요하다. Mihalko 등15) 은 후방십자인대 제거 시 굴곡 신전 간격을 동일하게 하 기 위해 추가적인 원위 대퇴 절골을 시행하여 할 수 있다 고 하였고 Kadoya 등10)은 약간의 굴곡 시 이완(약 1.7 mm)은 허용될 수 있어 3 mm 정도 두꺼운 폴리에틸렌을 사용할 수 있다고 하였다. 그러나 추가적인 원위 대퇴 절 골 시 관절선의 상승을 초래할 수 있으며, 두꺼운 폴리에 틸렌의 사용은 신전 굴곡 간격 증가의 불일치로 관절 운 동의 제한이나 불안정성을 초래할 수 있다. 또한 굴곡 간 격의 증가 정도에 영향을 주는 요소로 경골 후경사각을 고려하여야 한다. 경골 후경사각을 적게 하여 수술을 진 행할 경우, 근위 경골 후방부위가 상대적으로 적게 잘려 나가 슬관절 측부인대와 후방십자인대의 장력 증가23)를 초래하여 경골 후 경사각을 크게 한 경우보다 굴곡간격이 작아질 수 있고 반대로 경골 후경사각을 크게 한 경우 더 많은 굴곡 간격의 증가를 유발한다. 그러나 슬관절 전치
환술에서 경골 후경사각의 적정 각도에 대한 여러 가지 의견이 있으며 경골 후경사각이 크면(5-10o) 수술 후 인 공 슬관절 운동범위가 향상되고4,24), 절제되는 근위 경골 전방부위 두께가 얇아져 경골 삽입물의 전방침하(ante- rior subsidence) 현상을 예방할 수 있는 장점이 있다고 하였으나2,8,14). 적은 경골 후경사각(0-3o)은 폴리에틸렌 에 작용하는 shear stress가 작아지고, 인공 슬관절 안정 성을 정상 슬관절에 가깝게 회복할 수 있다고 보고하였 다2,4,5,25,26)
.
본 저자들은 인공 슬관절 운동범위를 수술 후 120o 이 상 얻는다면 적절한 경골 후경사각은 3o 이내라고 판단하 였다. 7o 이상 경골 후경사각을 사용할 경우 굴곡 간격을 증가시켜 좋은 인공 관절 운동범위를 얻는 장점이 있으 나, 신전 시 대퇴 삽입물과 경골부위는 접촉면이 줄어들 고 전방에 위치하여 대퇴관절부가 경골부에서 후방 전위 되는 현상을 보이게 되며 전방십자인대 부재로 인한 퇴행 성 슬관절의 병적인 상태와 유사하여 슬관절 전치환술 후 시간이 지날수록 경골부의 과신전, 슬개골 상방 전위, 대 퇴구조물의 후방 아탈구 현상을 보여주게 된다(Fig. 5).
따라서 관절의 전후방 불안정성과 함께 측부인대의 이완 현상으로 폴리에틸렌 마모와 경골 삽입물 무균성 해리를 일으켜 인공 슬관절 수명을 짧게 할 수 있기 때문이 다6,12,26).
Fig. 4. Difference of the femoral component sizes between CR and PS in TKA using the minimal posterior slope (≤3o) (CR, posterior cruciate-retaining; PS, posterior cruciate-substituting).
Fig. 5. Increased posterior tibial slope induced knee hyperex- tension, patellar alta, and posterior subluxation of the femur on the tibia.
Measured-resection 방법과 같은 독립적 경골 및 대 퇴골 절골술을 시행하면 수술 받는 환자에 따라 사용하게 될 폴리에틸렌 두께는 다양하게 되고, 연부조직 유리술 정도와 경골 후경사각의 크기도 수술에 맞추어 변하게 되 기 때문에 후방십자인대의 제거 여부와 대퇴 삽입물 크기 의 상관 관계를 정확히 알 수 없다. 이런 변수를 줄이기 위해 저자들은 연부조직 균형을 먼저 맞춘 후 눈금자가 장착된 기구(LinkerⓇ)를 사용하여 일정한 신전 간격을 갖도록 절골술을 시행하였으며 경골 후경사각은 3o 이내 로, 굴곡 간격은 신전 간격과 같은 상태로 절골함으로써 양 군에서 차이를 최소화 한 상태에서 대퇴 삽입물의 크 기를 계측하였다.
Lowry와 Sledge13)은 후방십자인대를 제거하는 경우 는 후방십자인대의 변형 시, 25o 이상의 내반 및 외반 변 형이 있을 때, 30o 이상의 굴곡 구축이 있는 환자에서 후 방십자인대 제거형을 사용하는 하는 것이 좋다고 주장한 바 있어 본 연구에서의 후방십자인대 제거형 기술 기준에 참조하였다.
본 연구에서 후방십자인대를 제거한 경우에는 보존시 킨 경우보다 평균 2.4 mm가 큰 대퇴 삽입물이 사용되었 으며, 이것은 후방십자인대 제거 시 상대적으로 늘어난 굴곡 간격을 인공 대퇴 삽입물의 크기로 교정한 결과로 분석된다.
대퇴삽입물의 크기에 영향을 미치는 다른 요소로는 연 부조직의 이완이 있다. 류마티스 관절염 등과 같은 인대 의 이완을 초래하는 질환이나, 심한 내외반 변형으로 측 부인대가 비정상적으로 늘어난 경우 등도 대퇴 삽입물 크 기 결정에 고려되어야 하겠다.
결 론
경골 후경사각 및 폴리에틸렌 삽입물 두께를 일정하게 한 경우 대퇴 삽입물 크기는 후방십자인대 보존여부에 의 해 영향을 받으며, 후방십자인대 대치형에서 후방십자인 대 보존형보다 큰 대퇴 삽입물이 사용되었다. 그러나 후 방십자 인대 보존 여부 및 이로 인한 대퇴 삽입물의 크기 에 따른 슬관절 전치환술 후 미치는 영향은 향후 추시가 필요할 것으로 생각된다.
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= 국문초록 =
목 적: 슬관절 전치환술 시 후방십자인대의 보존 유무에 따른 굴곡 간격의 차이가 대퇴 삽입물의 크기에 미치는 영향을 연구하고자 하였다.
대상 및 방법: 2003년 1월에서 2004년 1월까지 157명, 222예를 대상으로 scorpioⓇ을 사용하여 슬관절 전치환 술을 시행하였다. 후방십자인대 보존형은 81명, 118예였고 후방십자인대 대치형은 76명, 104예였다. 수술 시 먼저 연부조직 균형을 맞춘 후 눈금자가 장착된 기구(LinkerⓇ)를 사용하여 일정한 신전 및 굴곡 간격을 맞추고 간격이 같게 절골하였고, 경골 후경사각은 3o 이내로 하여 양 군의 차이를 최소화 한 상태에서 대퇴 삽입물의 크기를 계측하였다. 수술 후 단순 측면 방사선 검사를 시행하여 경골 후경사각을 측정하였고, 후방십자인대 보존형과 후방십자인대 대치형의 대퇴 삽입물 크기를 비교하였다.
결 과: 경골 후경사각을 3o 이내로 일정하게 제한한 경우, 대퇴 삽입물의 크기는 후방십자인대 보존형을 사용한 경우 후방십자인대 대치형에 비하여 평균 2.4 mm 작은 경향을 보였다(p＜0.05).
결 론: 대퇴 삽입물의 크기는 후방십자인대 보존 여부에 영향을 받으며 후방십자인대 보존 시 작아지는 경향을 보였다.
색인 단어: 슬관절, 후방십자인대, 슬관절 전치환술, 대퇴 삽입물 크기
