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통신저자:안 형 선
210-711, 강원도 강릉시 사천면 방동리 415 강릉아산병원 정형외과
TEL: 033-610-3240, FAX: 033-641-8050 E-mail: [email protected]
슬관절 퇴행성 관절염에 속발된 관절의 변화와 전방십자인대 기능 소실과의 연관성에 관한 연구
울산대학교 의과대학 강릉아산병원 정형외과학교실
최영준ㆍ안형선ㆍ김정환ㆍ황재광ㆍ이기원ㆍ최지호ㆍ한희돈ㆍ이선우
Relationship between the Arthritic Changes and a Deficiency of the Anterior Cruciate Ligament in Osteoarthritic Knees
Young-Joon Choi, M.D., Hyung-Sun Ahn, M.D., Chung-Hwan Kim, M.D., Jae-Kwang Hwang, M.D., Ki-Won Lee, M.D., Ji-Ho Choi, M.D., Hee-Don Han, M.D. and Sun-Woo Lee, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Gangneung Asan Hospital, University of Ulsan College of Medicine, Gangneung, Korea
Purpose: The aim of this study is to determine the relationship between the arthritic changes and a deficiency of the anterior cruciate ligament (ACL) in osteoarthritic knees.
Materials and Methods: Between May 2003 and January 2008, 815 cases of total knee arthroplasty that were due to degenerative osteoarthritis of the knee were enrolled in this study. Flexion contracture, the tibia-femoral angle, translocation of the tibial spine and erosion on the posteromedial tibial plateau were assessed and we tried to determine the relationship between these findings and an ACL-deficiency.
Results: The mean flexion contracture in the knees with a deficient ACL was 10.7o and this was 8.8o in the knees with an intact ACL, and this difference was statistically significant (p=0.001). The tibia-femoral angle of the patients with an ACL-deficiency was 7.97o varus on average, and that for patients with an intact ACL was 4.38o varus, and the difference was found to be highly dependent upon the ACL’s integrity (p=0.000).
77.6% of the knees with varus deformity exceeding 15o showed an abnormal ACL. Translocation of the tibial spine doesn’t predict ACL integrity. Bone erosion on the posteromedial tibial plateau was significantly frequent in patients with ACL-deficient knees (p=0.000). For the knees with erosion on the posteromedial tibial plateau, 85% of these knees showed an ACL deficiency.
Conclusion: Varus deformity exceeding 15o and erosion on the posteromedial tibial plateau can reflect ACL deficiency.
Key Words: Anterior cruciate ligament, Osteoarthritis, Flexion contracture, Varus deformity, Transloca- tion of tibial spine, Erosion on posteromedial tibial plateau
서 론
슬관절 한구획 치환술(Unicompartmental knee replace-
ment)은 1970년대 초반부터 퇴행성 관절염의 치료의 방
법으로 사용되어 왔으나 높은 실패율
2)로 그 사용이 제한
Fig. 1. (A) Translocation of the lateral tibial spine on a standing AP view of the knee.
(B) Osteochondral erosion on lateral condyle of the femur in ACL-deficient knee.
되어 슬관절 전치환술로 급격히 대체되어 왔다. 하지만 최 근 한구획 치환술의 상대적 우수성을 입증할 수 있는 결
과
8,14,15)들이 보고되면서 다시 관심이 증가되고 있는데 이
의 장점으로는 전, 후방십자인대를 보존할 수 있어 술 후 활동 및 재활에 있어서 안정성(natural stability)을 가질 수 있고, 전치환술에 비해 더 큰 관절가동범위와 더 적은 수술 후 통증으로 환자 만족도도 높다는 점, 수혈이 필요 한 경우가 적어 수혈에 의한 감염을 줄일 수 있는 점, 저 비용이 소요된다는 점 등이 있다.
하지만 한구획 치환술은 전방십자인대가 소실되었거나 기능이 없는 경우에는 그 적응증이 현저히 제한되며 특히 가동형 삽입물을 사용하는 한구획 치환술에서는 전방십자 인대가 소실된 환자에서 사용이 금기로 되어있다
5). 따라 서 퇴행성 관절염에서 슬관절 한구획 치환술의 치료 방법 을 선택할 때 전방십자인대가 소실되었는지를 수술 전에 파악할 수 있어야 하는데 외상으로 인하여 발생하는 전방 십자인대 파열과 달리 이학검사만으로는 정확한 진단이 불가능한 경우가 있으며 자기공명 영상촬영(MRI)은 정확 성은 높으나 비용면에서 환자의 부담이 커지는 단점이 있 다.
본 연구는 퇴행성 관절염의 환자에서 통상 시행하는 수 술 전 이학적 검사나 방사선학적 검사를 통해 전방십자인 대 손상 유무를 예측하고자 하였다.
대상 및 방법
2003년 5월부터 2008년 1월까지 슬관절의 퇴행성 관절 염으로 인공관절 치환술을 시행받은 499명 815예의 슬관
절을 대상으로 하였으며 환자의 평균 연령은 67.4세(44∼
83세)였고 남자 6.2% (31명), 여자 93.8% (468명)였다.
대상 환자 전원에서 수술 전 굴곡 구축(flexion con- tracture), 대퇴-경골간 각(tibia-femoral angle), 경골극의 전위(translocation of tibial spine), 후내측 경골 고평부 마모(bone erosion on posteromedial tibial plateau)를 방 사선 검사 및 이학적 검사를 통해 측정하였다.
굴곡 구축은 환자가 슬관절을 최대한 능동 신전시킨 상 태에서 대전자부에서 대퇴골 외측 상과가 이루는 축과 비 골의 장 축이 이루는 각을 goniometer를 이용하여 측정하 였으며, 기립상 전후방 방사선 검사를 통해 대퇴 경골간 각은 Bauer씨 방법
3)으로 대퇴골과 경골의 골간 피질의 중 앙점을 지나는 두 장축에 의하여 형성되는 예각을 측정하 였으며 경골극의 전위는 외측 경골 과간 융기부가 대퇴골 외과에 상접한 경우로 정의하였다(Fig. 1)
4). 후내측 고평 부의 마모는 측면 방사선 검사를 통해 경골 고평부 내측 의 가장 함몰이 심한 부위를 White 등
19)이 사용한 방법으 로 확인하였으며(Fig. 2), 이 중 십자인대 소실과 가장 관 련이 있다고 알려진 후내측(posteromedial) 마모를 이 연 구에 포함시켰다.
전방십자인대 소실 유무는 수술 시야에서 확인하였으며 전방 십자인대 자체가 소실되어 있거나 전방십자인대 연 속성은 있으나 장력이 거의 소실되어 소식자를 이용한 최 대 도수 전방전위 검사에서 10 mm 이상 늘어지는 경우를 비정상 군으로 정의하였다(Fig. 3).
수술 및 수술 전 검사는 1인의 시술자에 의해 행해졌으
며, 수술 중 확인한 전방십자인대 소실 여부에 따른 수술
전 대퇴-경골간 각 및 굴곡 구축의 정도의 차이는 이표본
Fig. 2. Lateral X-ray film shows erosion on posteromedial tibial plateau.
Fig. 3. (A) Osteoarthritic knee with intact ACL. (B) Osteoarthritc knee with abnor- mal ACL.
t-검증을 통해 분석하였고 수술 전 경골 전위 및 경골 고 평부 마모 양상은 카이제곱 검증을 통해 분석하였다.
결 과
전방십자인대가 정상인 군은 815예 중 542예로 66.5%
였고, 전방십자인대가 없거나 기능이 심하게 소실된 경우 는 273예로 33.5%였다.
1. 굴곡 구축(Flexion contracture)
전방십자인대가 비정상인 군의 평균은 굴곡 구축은
10.7
o였고 ACL이 정상인 군의 평균은 8.8
o로 이는 통계학 적으로는 유의한 차이가 있었다(p=0.001). 굴곡 구축이 증가할수록 전방십자인대가 비정상일 비율이 높아졌으며 굴곡 구축이 20
o이상인 환자의 비율은 비정상인 군에서 22.7%, 정상인 군에서 12.4%로 비정상인 군에서 유의하게 비율이 높았지만(p=0.000)(Table 1), 20
o이상의 굴곡 구 축을 보이는 환자군 자체에서 비교한 수치는 양 군 간에 유의한 차이가 없었다.
2. 대퇴 경골간 각(Tibia-femoral angle)
전방십자인대가 정상인 군의 평균은 4.38
o였고, 비정상 인 군의 평균은 7.97
o로 두 군 간에는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(P=0.000). 전방십자인대가 정상인 군의 45.6%, 비정상인 군의 72.5%가 5
o이상의 내반 변형을 보 였고 정상 군의 14.6%, 비정상인 군의 40.6%가 10
o이상 의 내반 변형을 보였다(Table 2).
대퇴 경골간 각이 0
o에서 내반 5
o인 경우, 전방십자인대
가 비정상인 경우가 18.5%인데 비해 정상인 경우가
81.5%로 전방십자인대가 정상인 경우가 많았으나, 대퇴-
경골간 각이 내반 10
o이상인 예에서는 전방십자인대가
비정상인 환자수가 111명(58.4%)으로 정상인 환자수 79
명(41.6%)에 비해 많았다. 내반 변형이 증가할수록 전방
십자인대가 비정상인 경우가 늘어나고 정상인 경우가 줄
어드는 경향을 보여주었으며, 특히 10
o이상의 내반 변형
을 보이는 환자의 58.4%, 15
o이상의 내반 변형을 보이는
경우에서는 77.6% 환자에서 전방십자 인대 기능의 소실을
관찰하였다.
Table 4. Translocation of Tibial Spine Translocation
p-value
(−) (+)
ACL(−) (n=273) 112 161
0.005
ACL(+) (n=542) 351 191
ACL(−): ACL-deficient group, ACL(+): ACL-intact group
Table 5. Erosion on Posteromedial Tibial Plateau Erosion on posteromedial
tibial plateau p-value
(−) (+) χ2
ACL(−) 171 102
(n=273) (62.6%) (37.4%)
167.561 .000
ACL(+) 524 18
(n=542) (96.7%) (3.3%)
ACL(−): ACL-deficient group, ACL(+): ACL-intact group
Table 6. Erosion on Posteromedial Tibial Plateau & Tibio- Femoral Angle
Na
Tibio-femoral angle Mean SD p-valueb
Erosion(+) 120 9.05 5.719
Erosion(−) 695 4.99 5.482 .000
a: Number of knees, b: Beta of Logistic Regression Table 1. Flexion Contracture
Flexion contracture
<10o 10∼19o 20o≤
ACL(−) (n=273) 107 104 62
ACL(+) (n=542) 232 243 67
ACL(−): ACL-deficient group, ACL(+): ACL-intact group
Table 2. Tibio-Femoral Angle
Tibio-femoral angle
<0o 0∼4o 5∼9o 10∼14o ≥15o
ACL(−) 22 53 87 73 38
(n=273)
ACL(+) 61 234 168 68 11
(n=542)
ACL(−): ACL-deficient group, ACL(+): ACL-intact group
Table 3. Tibio-Femoral Angle of Valgus Knee
Tibio-femoral angle
<−10o −10∼−6o −5∼−1o
ACL(−) (n=22) 3 8 11
ACL(+) (n=61) 5 4 52
ACL(−): ACL-deficient group, ACL(+): ACL-intact group
1
o이상의 외반 정렬을 보이는 환자수는 83명이었으며 외반 변형의 정도와 전방십자인대 소실과는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(p=0.193)(Table 3).
3. 경골극의 전위(Ttranslocation of tibial spine)
경골극의 전위가 있는 예는 352예로 43.2%였고 이 중 전방십자인대가 비정상인 군은 161예로 전체 비정상인 군 의 59.0%로 정상인 군의 35.2%에 비해 유의하게 비율이 높았다(p=0.005). 하지만 전위를 보이는 군에서 전방십자 인대가 비정상인 군이 차지하는 비율은 45.7%로 이 자체 가 전방 십자인대 기능 소실을 예견하는 지표로는 적절치
않을 것으로 생각되었다(Table 4).
4. 후내측 경골 고평부 마모(Eerosion on popster- omedial tibial plateau)
후내측 경골 고평부 마모는 120예로 14.7%에서 발견되
었는데 이 중 전방십자인대가 비정상인 경우는 102예로
전체 비정상 군의 37.4%에서 발견되어 정상인 경우 18명
(3.3%)에 비해 유의하게 높았으며(p=0.000), 후내측 경골
고평부 마모를 보인 군에서 전방십자인대가 비정상인 경
우가 차지하는 비율이 85%로 정상인 경우 15%에 비해 통
계학적으로 유의한 차이가 있었다(p=0.000)(Table 5). 또
한 내반 변형이 후내측 경골 고평부 마모에 미치는 영향 을 평가하기 위하여 시행한 로지스틱 회기 분석 결과, odds ratio가 1.265 (p=0.000)를 보여 내반 변형이 증가할 수록 후내측 경골 고평부 마모가 발생할 비율이 증가함을 알 수 있었다(Table 6).
고 찰
슬관절의 퇴행성 관절염이 진행될수록 슬관절의 생역학 적 변화(흔히 경골 내측 고평부로의 체중부하)로 인해 부 정 정렬, 경직, 불안정, 골극 등의 특징적인 소견들이 발생 하게 된다. 전방십자인대의 소실 또한 퇴행성 관절염이 심 한 경우 나타나는 특징이기도 하다
5). 여러 가지 요인이 전 방십자인대의 손상을 초래할 수 있으며, 그중 보행 입각기 에서 슬관절의 내반 변형은 외측 밀림(lateral thrust)을 유발하여 전방십자인대를 늘이게(stretching)함으로써 손 상을 초래할 수 있다
9,16).
퇴행성 관절염에서 굴곡 구축은 슬관절의 변형 및 불안 정 등과 동반되어 자주 발견되는 소견이다. 이는 후방이나 과간 절흔 사이의 골극, 슬근(hamstring)이나 후방십자인 대의 구축 및 후 관절낭의 유착 등에 의해 발생한다고 하 며 전방십자인대의 구축은 적은 역할을 하는 것으로 알려
져 있다
7,17). 본 연구에서는 전방십자인대의 기능이 소실된
경우 전방 골극의 빈도가 증가하며 변형의 진행과 더불어 굴곡 구축의 정도가 증가할 수 있을 것으로 가정하였고 전방십자인대가 비정상인 군에서 정상인 군보다 굴곡 구 축이 증가함을 알 수 있었다. 하지만 20
o이상의 고도 굴 곡 구축을 보인 환자군 자체에서 비교하였을 때는 전방십 자인대가 비정상인 군과 정상인 군의 비율이 차이가 없어 이 자체로 전방십자인대 기능 소실 유무를 예측할 수 없 었다.
안
1)에 따르면 한국인의 대퇴경골각의 전체 평균치는 3.85±0.39
o외반을 보였고 60대에서는 3.46±0.24
o외반 을 보였다고 한다. 퇴행성 관절염이 진행하게 되면 내반 변형이 심해지게 되는데 본원에서 수술받은 환자의 대퇴 경골간 각의 전체 평균치는 5.6
o내반을 보여 정상인에 비 해 심한 내반 경향을 보였으며, 특히 전방십자인대가 비정 상인 경우 7.8
o내반 변형을 보여 각 변형으로 인해 발생 하는 생역학적 변화로 한 구획에 과다한 하중을 받게 됨 으로써 퇴행성 변화를 가속할 것으로 생각되었다. Mullaji
등
13)은 15
o이상의 내반 변형의 슬관절에서 73%의 전방 십자인대 손상을 관찰할 수 있었고, 15
o이하에서는 29%
의 전방십자인대 손상을 관찰했음을 보고했다. 저자들의 예에서도 10
o이상의 각 변형은 전방십자인대가 비정상인 군에서 더 많았으며 특히 15
o이상의 내반을 보이는 예에 서는 전체의 78%에서 전방십자인대의 기능이 소실되어 있어 슬관절 한구획 치환술을 퇴행성 관절염의 치료로 선 택하게 되는 경우 주의가 필요할 것으로 생각되었다.
전방십자인대는 통상 경골의 전내측 전위를 방지하는 역할을 하고 있으므로 이론적으로 전방십자인대의 기능 소실은 경골의 전내측 전위를 야기시킨다
11,12). 하지만 저 자들은 경골극의 외측 전위가 경골극과의 대퇴 외과의 접 촉을 유발시켜 대퇴 외과 관절면의 손상을 유발하여 한구 획 치환술의 결과에 영향을 미침
4)을 주목하여 이 현상과 전방십자인대 기능 소실과의 연관성을 발견하고자 하였는 데 전방십자인대가 비정상인 군에서는 반 이상이 경골극 의 전위를 보여 전방십자인대가 정상인 군보다 유의하게 그 빈도가 높았다. 하지만 전위가 발생한 전체 군에서는 전방십자인대가 정상인 예가 더 많아서 이 현상으로 전방 십자인대 소실 유무를 판단할 수는 없을 것으로 생각되는 데 이것은 십자인대 소실 그 자체에 의한 외측 전위의 발 생보다는 외측 밀림에 의한 내반 변형의 심한 형태로 발 생한 것 즉, 퇴행성 관절염이 진행됨에 따라 내반 변형이 발생하며 그로 인해 전방십자인대의 파열 및 외측 전위가 발생하게 된 것으로 생각한다
9,18).
전방십자인대 소실 유무에 따른 경골 고평부 관절 연골
의 마모 양상에 대한 몇몇 보고가 있으며 그중 Harman
등
6)은 인공관절 치환술을 시행받은 25% 환자에서 전방십
자인대의 소실을 관찰하여 전방십자인대가 소실된 군에서
는 정상인 군에 비해 보다 더 후방으로 관절 연골 마모 현
상이 있음을 관찰하였고 Li 등
10)은 자기 공명 영상 검사
를 통한 생체 연구에서 슬관절 굴곡 시에는 전방십자인대
소실 유무와는 상관없이 내측 대퇴 경골 간 접촉면이 후
방으로 이동하나 보행 입각기에서는 전방십자인대가 소실
된 군의 내측 대퇴 경골 간 접촉면은 보존된 군에 비해 후
방에 위치하게 되어 전방십자인대가 소실된 군에서는 전
내측으로부터 후 내측으로 마모 양상이 변화함을 설명하
였다. 본 연구에서도 후내측 경골 고평부 마모가 발생한
예의 85%의 환자에서 전방십자인대의 기능이 소실되어
있음을 관찰하여 전방십자인대의 기능 소실과 후내측 경
골 고평부 마모와는 유의한 상관관계가 있음을 알 수 있 었다.
결 론
슬관절의 퇴행성 관절염에서 내반 변형이 심하거나 후 내측 경골 고평부 마모가 있는 경우 전방십자인대의 소실 이 있을 가능성이 높음을 확인하였다. 따라서 퇴행성 관절 염의 치료로 한구획 인공 관절 치환술을 선택하는 경우 이와 같은 지표들을 관찰함으로써 환자의 선택에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되었다.
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= 국문초록 =
목적: 슬관절의 퇴행성 관절염에 속발된 관절의 변화와 전방십자인대 기능 소실과의 연관성을 찾고자 하였다.
대상 및 방법: 2003년 5월부터 2008년 1월까지 슬관절의 퇴행성 관절염으로 인공관절 치환술을 시행받은 815예를 대상으로 하여 굴곡 구축, 대퇴-경골간 각, 경골극의 전위 및 후내측 경골 고평부 마모를 측정하 여 이 소견들과 전방십자인대 기능소실과의 관련성을 분석하였다.
결과: 전방십자인대가 비정상인 환자군과 정상인 환자군의 굴곡구축의 평균은 각각 10.7o, 8.8o로 전방십 자인대 소실 유무에 따른 굴곡 구축의 정도에 유의한 차이를 보였다(p=0.001). 대퇴 경골간 각은 전방십 자인대가 비정상인 환자군과 정상인 환자군의 평균이 각각 내반 7.97o, 4.38o로 기능 소실 유무에 따른 내반 변형의 정도는 통계적으로 유의한 차이를 나타내었으며(p=0.000) 15o 이상의 내반을 보이는 예에서 는 77.6%에서 전방십자인대의 기능이 소실되어 있었다. 경골극 전위는 전방십자인대 소실 유무를 예견할 수는 없었다. 후내측 경골 고평부 마모는 전방십자인대가 비정상인 군에서 유의하게 높아서 골 마모와 인대의 소실과는 유의한 상관 관계가 있었으며(p=0.000) 마모가 있는 군의 85%에서 전방십자인대가 소실되어 있었다.
결론: 15o 이상의 내반 변형과 후내측 경골 고평부의 마모는 전방십자인대의 소실을 반영할 수 있을 것으로 생각되었다.
색인 단어: 전방십자인대, 퇴행성 관절염, 굴곡 구축, 내반 변형, 경골극 전위, 후내측 경골 고평부 마모