대퇴부의 심한 발육부전 및 기형을 갖는 고관절에서 Cone Prosthesis를 사용한 인공 고관절 전 치환술
이 중명・김 정민
국립의료원 정형외과
목 적 : 대퇴부의 심한 발육부전 및 기형을 갖는 고관절에서 Cone prosthesisⓇ를 이용한 고관 절 전 치환술의 임상적 방사선학적 결과에 대해 알아보고자 하였다
대상 및 방법 : 최소 2년 이상의 추시가 가능하였던 환자 23례 23고관절을 대상으로 하였다. 평균 연령 은 41.3세, 평균 추시 기간은 4년 1개월이었다. 술전 진단은 결핵성 고관절염 후유 증이 13례, 화농성 고관절염 후유증이 8례, 발달성 고관절 탈구 후유증이 2례였다.
술전 이학적 검사상 전례에서 병변부 하지의 단축과 관절 굴곡 구축이 있었다.무시멘트 비 구컵과 coni- cal stem을 사용하였고, 정상 고관절 중심을 가능한 유지하였으며 주변부 연부 조직을 가능한 많은 건 절단술을 시행하였다.
결 과 : 임상적 평가로 Harris hip score는 술전 평균 53.4에서 술후 평균 88.4로 향상되었다. 또한 하지 길이 부동은 술전 평균 5.3 cm(1.0~9 cm)에서 술후 0.4 cm으로 굴곡 구축도 술전 평균 38도 (10도~90도)에서 술후 0도로 모두 개선되었다. 방사선학적 결과로 수술 직 후에 비 해 최근 추시 사진 상 골과 대퇴 내고정물 사이의 방사선 투과 지대는 없었으며 대퇴 삽입물 의 수직 침강과 골용해 그리고 피질골 비후는 없었다. spot welds는 87%에서 보였으며 이소 성 화골은 3레에서 보였다.
결 론 : 이상의 결과에서 심한 발육부전 및 기형을 갖는 대퇴골에서 Cone prosthesisⓇ를 이 용한 고관 절 전 치환술은 좋은 방법으로 사료된다.
색인 단어 : 고관절 전 치환술, 원뿔형 인공물(Cone prosthesisⓇ), 심한 발육부전 및 기형의 대퇴골.
서 론
대퇴부의 심한 발육부전 및 기형을 갖는 고관절은
소아때나 성장기 이전에 발생한 고관절염과 방치된 탈구, LCP 병( L e g g - C a l v e’-Perthes disease)등 의 후유증으로 인한 경우가 많다. 이로 인한 후유증 으로 고관절 통증과 내전 및 굴곡 구축 및 하지 단축 이 발생하고 파행 및 생활의 제한으로 사회생활의 적응도 힘들어 심리적으로도 많은 어려움이 발생하 게 되는 등 고관절 전 치환술을 원하는 경우가 많다.
소아때 발생한 고관절 주위에 염증으로 인한 후유 증으로 심한 반흔 구축 상태로 오랜 기간동안 지속 되어 고관절 부위에 해부학적 변화로 인해 비구 주 변의 심한 변형, 비구 주변골의 결손 그리고 주위 연 부 조직의 구축으로 인해 대체로 수술에 어려움이 있고 특히 대퇴부에서 상부 대퇴골의 골이형성증과
※ 통신저자 : 이 중 명
서울특별시 중구 을지로6가 1 8 - 7 9 국립의료원 정형외과
Tel : 82-2-2260-7190 Fax : 82-2-2278-9570
E-mail : [email protected] 본 논문의 요지는 2 0 0 1년도 제 3 8차 고관절학회에서 구연되었음.
대퇴경부의 심한 전방 염전, 대퇴골의 전반적인 발 육 부전과 기형등의 문제들도 발생하게 된다.
보통 대퇴부의 내고정물 삽입시 반드시 고려해야 할 부분이 대퇴부 상부의 모양이며 특히 무시멘트성 고절물인 경우는 그러하다3 1 ). 그리고 많은 대퇴부 내 고정물이 트럼펫 모양으로 상부로 갈수록 넓어져 있 다. 그러나 심한 발육부전 및 기형을 갖는 대퇴부의 상부는 좁고 원통형인 경우가 종종 있으며 기존의 일반 s t e m들은 난원형이거나 또는 사각모양으로 이 러한 경우들에 적합지 못하다. 또한 많은 경우에서 전방 염전 또한 교정되지 못한 경우가 많다3 1 ).
이에 저자들은 대퇴부의 심한 발육부전 및 기형을 갖는 고관절에서 Cone prosthesisⓇ( P r o t e k , Baar, Switzerland)를 사용하여 인공고관절 전치 환술을 시행했을 때 최소 2년 이상의 추시 결과에 대해 알아 보고자 하였다.
연구 대상 및 방법
본원에서 1 9 9 2년 3월부터 1 9 9 9년 3월까지 C o n e P r o s t h e s i sⓇ를 사용하여 인공고관절 전치환술을 시 행한 3 0환자 3 0례중 최소 2년 이상 추시 가능한 2 3 명 2 3례를 대상으로 하였다. 평균 추시 기간은 4년 1개월이었으며 모두 제 1저자에 의해 시행되었다.
평균 연령은 4 1 . 3세였고 남자가 9명 여자가 1 4명이 었다. 질환별로 보면 결핵성 고관절염 후유증이 1 3 례, 화농성 고관절염 후유증이 8례, 발달성 고관절 탈구 후유증이 2례였다. 사용된 비구부 컵은 Expansion(Sulzer Orthopaedics, Baar, Switzerland) 컵이 8례, Harris-Galante pros- thesis II(Zimmer, Warsaw, USA)가 1 2례 Trilogy(Zimmer, Warsaw, Indiana, USA)가 3 례였으며, cone prosthesis는 13 mm 6례, 14 mm 15례, 15 mm 2례였다.
수술은 경둔부 도달법(transgluteal aproach)을 1 5례에서 하였고, 하지 길이의 단축이 8 cm 이상인 경 우 를 포 함 하 여 8례에서 경 전 자 도 달 법 (transtrochanteric approach)을 하였다. 비구부 는 이형성이 심해 1 1례에서는 파쇄골( m o r s e l i z e d ) 형태로 자가골 이식을 하였고 8례에서는 구조적 자 가골 이식 후 망상골 나사 고정을 추가하였다. 정상 인 반대측에 맞추어 고관절 중심을 유지하도록 확공 한후 무시멘트 반구형컵을 삽입하였다.
대퇴부 내고정물은 대퇴골두를 탈구 시킨후 경부 를 잘라낸후 골수강의 기형을 가늠한 후 원위부로 가늘어진 확공기로 직경을 넓혀가며 강한 저항이 느 껴질때까지 확공하였다. 특히 심한 전방염전을 줄이 기 위해 경부 절골시 소전자부(lessor trochanter) 바로 위까지 시행하였으며 cone stem을 삽입한 후 i m p a c t o r로 전방경사각을 원하는 각으로 고정한후 안정적인 고정이 될 때까지 망치로 삽입고정했다.
단축( s h o r t e n i n g )을 해결하기 위해 고관절 주위 의 많은 근육의 건절단술( t e n o t o m y )을 시하였다.
그러나 중둔근(gluteus medius muscle)은 최대한 보존하였으며, 요건(psoas tendon)은 필요에 따라 서는 절개후 재봉합 또는 길이 연장등은 시행하였으 나 완전 건절단술은 시행하지 않아 연속성이 유지되 Fig. 1. The characteristics of Cone ProsthesisⓇ.
Fig. 1.Conical stem has a tapered angle of 5°with even eight sharp longitudinal ridge, it consist of coarse blasted titanium surface for osteointegration.
도록 하였다. 연부조직 절단술로도 정복이 힘든 3경 우에서는 원위부에 1 cm 절골 술을 추가하였다.
수술 중 염증이 의심되는 예는 없었으며 모든 예 에서 수술 중 채취한 조직을 조직검사와 결핵 및 일 반 균 배양검사를 실시하였으나 양성 소견은 없었 다. 수술 후 굴곡 구축이 심하고 신경마비의 우려가 있는 경우에는 수술장에서 경골에 골 견인을 하여 굴곡된 생태로 나와, 1주에서 2주사이에 서서히 펴 는 방법을 사용하였다. 2주까지는 침상 안정 가료를 이후에는 목발이나 w a l k e r를 이용하여 체중 부하 없이 기동을 허용하였으며, 6주부터 목발을 이용하 여 부분 체중부하를 시작하여 수술 후 1 2주 째에 완 전 체중부하를 할 때까지 점차적으로 부하를 증가 시켰다.
임상적으로 Harris hip score를 사용하였다. 술 전 이학적 검사에서 병변부 하지의 단축과 관절 굴 곡 구축이 있었는데, 하지 길이의 측정은 2가지 방 법을 이용하여 측정하였다. 첫째는 전상장골극에서 경골하내과의 끝까지의 거리를 측정하였으며, 둘째 는 X - r a y를 이용하여 lower limb scanogram을 측정 사용하였다. 굴곡 구축은 앙와위 자세에서 반 대측 고관절을 고정하고 각도기로 측정하였다. 방사 선학적으로 이완( l o o s e n i n g )과 이동( m i g r a t i o n ) , 수직침강(vertical subsidence), 골용해( o s t e o l y- sis), 피질골 비후(cortical hypertrophy), 이소성 화골(heterotophic ossification), spot welds 을
계측하였는데, 계측한 방사선 사진은 본원에서 촬영 한 확대 전후면상으로서 수술 직후와 최종 추시 사 진을 비교하였다. 또한 모든 확대 방사선 사진에서 폐쇄선(obturator line: 폐쇄공의 하연을 잇는 선) 과 눈물방울선(Tear drop line: 눈물방울의 하부 경계를 잇는 수평선) 사이의 거리의 차이가 수술직 후의 사진과 최종 추시 사진에서 5 mm 이하로서 Engh 의 비교가능한 조건을 만족시켰다4 ). 이완은 기존의 D e L e e와 C h a r n l e y5 )의 방법을 인용하여 전 후면 방사선 사진상 비구부 컵 주변 3개 구역과 G r u e n등의 분류에 의해 stem 주변의 7개의 구역의 유무로 이완여부를 판정하였다. 컵의 이동은 1 9 8 9년 M a s s i n등2 4 ) 이 제시한 기준을 따라서 컵의 이동을 나타내는 지표로서 회전이동과 축성이동을 계측하였 다. 컵의 회전이동은 비구계수(acetabular index), 즉 비구의 변연부를 잇는 선과 눈물방울선과의 각도 를 계측하였고, 컵의 축성이동(axial migration)은 세분하여 수직이동(vertical migration)과 수평이 동(horizontal migration)을 각각 계측하였으며, 일반 방사선 전후면 사진상에서, 수평이동은 컵의 중심과 눈물방울에 수직으로 그은 선(the vertical line through the tear drop) 사이의 거리를, 수 직이동은 컵의 중심과 눈물방울 선 사이의 거리를 계측하였다. 대퇴골내 대퇴인공삽입물의 수직침강의 정도는 수술직후와 추시관찰한 전후면 방사선사진에 서 인공관절의 상내측부에서 소전자부의 가장 근위 Fig. 2. The radiographs of a 46 year old male.
Fig. 1-A. Preoperative AP view showed severe deformed femur and marked destructive hip with proximal migration in right side as a sequale of the tuberculosis.
Fig. 1-B. Radiograph made 60 months after THA showed stable acetabular cup and femoral stem.
점까지의 거리를 측정하였다. 대퇴 인공 삽입물 주 위의 골반응에 대하여 각 Gruen zone에서의 방사 선 투과성선, 대퇴인공삽입물 주위의 골용해, 원위 대퇴 피질골의 비후, Brooker 분류법에 따른 이소 성 화골의 형성 정도를 추시 관찰한 전후면 및 측면 방사선 사진으로부터 평가하였다.
결 과
임상적 평가로 Harris hip score는 술전 평균 5 3 . 4에서 술후 평균 8 8 . 4로 향상되었다. 또한 하지 길이 부동은 술전 평균 5.3 cm(1.0~9 cm)에서 술 후 0.4 cm(0~2 cm)으로 굴곡 구축도 술전 평균 3 8도( 1 0도~ 9 0도)에서 술후 0도로 술직후에서 술후 3개월 이내 모두 개선되었다. 또한 실패하여 재수술 을 한 경우는 없었다.
방사선학적 결과로 수술 직 후에 비해 최근 추시 사진상 골과 비구컵 사이의 방사선 투과 지대는 없 었으며 비구컵의 3 mm 이상의 수직이동과 수평이 동은 각각 오차범위 안에 들었으며 회전이동과 축성 이동 또한 오차범위 안에 들었다. 대퇴 삽입물의 수 직 침강은 없었으며, 골과 대퇴 내고정물사이의 방 사성 투과성선은 없었다. 대퇴 인공삽입물 주위의 골용해나 원위 대퇴골 피질골 비후는 없었으나, 이 소성 화골은 3례에서 관찰되었으며, Brooker분류법 에 의하여 Grade II 1례, Grade III 2례였다. 추시
한 방사선 촬영상에서 spot welds는 1 9례에서 뚜렷 하게 나타났으며 주로 Gruen zone 1 2 6 7에서 나 타났고 4례에서는 불확실하였다.
합병증으로 두 경우에서 추시시 결핵 재발이 의심 되어 한 경우는 약물치료(rifampicin, isoniazid, pyrazinamide, ethambutol)를 1년간 시행하였으 며, 또 다른 경우는 소파술을 시행후 동일 약물치료 를 하였고, 현재는 별다른 문제없이 생활하고 있다.
대퇴 신경 마비가 4례에서 비골신경 마비가 1례에서 있었으며 이는 근전도 검사와 신경전달 검사로 확인 되었다. 그러나 모든 예에서 차츰 회복되어, 수술 후 3개월에서 6개월내 완전히 회복 되었다.
고 찰
감염으로 인하여 심한 변형을 동반한 고관절염 환 자에 대한 치료법으로 인공고관절 전치환술을 시행 하여 좋은 결과가 보고되면서 인공 고관절 전치환술 이 가장 확고한 위치를 차지하고 있다3 ) 9 ). 그러나 이 러한 환자들에서 고관절 전치환술은 기술적으로 많 은 문제점들이 있고 치료결과 또한 만족스럽지 못하 며 합병증이 많은 것으로 보고되어 있다2 1 ) 2 3 ). 비구의 골 파괴가 심하여 골 결손이 발생하거나 근위 대퇴 골에 심한 발육 부전과 기형으로 변형이 심한 경우 고관절 전치환술시 많은 어려움이 있다2 1 ) 2 2 ). 또한 술 전의 연부조직 구축으로 단축과 외전근의 약화등으 Fig. 3. The radiographs of a 37 year old female.
Fig. 1-A. Preoperative AP view showed severe deformed femur and marked destructive hip with proximal migration in left side as a sequale of the pyogenic arthritis.
Fig. 1-B. Radiograph made 48 months after THA showed stable acetabular cup and femoral stem.
필요하다고 알려져 있다1 ).
심한 발육부전 및 기형을 갖는 대퇴골의 경우 근 위부의 원통형 모양과 좁은 골수부의 특징으로 특별 한 형태의 내고정물이 요구된다. 또한 K i m1 6 )등은 Charnley CDH stem의 경우 3년이내에 모두 실패 한 경우를 보고하며 생각보다 좁은 골수부로 인해 시멘트를 이용한 대퇴부 고정시 얇은 시멘트 외막 (thin cement mantle)으로 인해 좋지 못한 결과 를 보고하였다.
Cone prosthesis의 특징은 단면이 둥글고 8개의 뾰족한 종극(longitudinal edge)이 균등하게 형성 되어 있고 원위부로 갈수록 5°의 경사로 가늘어져 있으며 골융합( o s s e o i n t e g r a t i o n )을 위한 거친 표면 (rough blasted surface)과 타이타늄 합금( t i t a n i- um alloy)으로 구성되어 있다(Fig. 1).
W a g n e r등3 1 )에 의하면 Cone prosthesisⓇ는 s t e m의 적은 단면적과 상대적으로 넓은 8개의 종극 그리고 원위부로 가늘어진 특징으로 부하가 골고루 전달되는 장점이 있다. 또한 s t e m의 길이가 짧고 단 면적이 적어 결국 rigid metal mass가 줄어 s t r e s s s h i e l d가 덜한 장점도 있다. 또한 거친 표면( r o u g h blasted surface)에 살아 있는 뼈(viable bone)의 신속한 성장이 가능케 하여 골융합( o s s e o i n t e g r a- t i o n )으로 인한 2차적인 고정력을 강화할뿐아니라 이러한 재구성( r e m o d e l i n g )으로 내고정물 주위의 치밀한 뼈(compact bone)를 통한 안정성도 부여하 는 장점이 있다.
심한 발육부전 및 기형을 갖는 대퇴골의 경우 stem 삽입시 술자가 뜻하지 않은 전방염전을 만들 수 있다. 즉 정상 대퇴 염전 각(normal femoral version angle)의 변형을 초래하나 conical stem 의 경우 둥근 단면(circular cross section)으로 인 해 상대적으로 기존의 난원형이나 사각형 모양의 s t e m등에 비해 medial side의 접촉이 적어 s t e m 삽입시 원하는 전방 염전으로 교정이 가능하다는 장 점이 있다. 실제로 저자들은 추가로 경부 절골시 소 전자부(lessor trochanter) 바로 위까지 시행하여 medial side의 접촉을 더 줄이고 술자가 원하는 전 방염전을 만들 수 있었다.
한편 비구측의 골결손이 심할 경우, Harris등1 1 )은
C o n v e n t r y4 )는 골 시멘트로 Harris 등1 1 )은 냉동 보 관된 동종 대퇴골두를 b l o c k으로 이용하여 골 결손 을 재건한 후 골 시멘트를 이용하여 비구컵을 고정 하도록 권유하였다. 그러나 J a s t y와 H a r r i s1 4 )는 골 이식술과 함께 시멘트형 비구컵을 삽입할 경우 1 1년 추시상 4 6 %의 높은 해리율을 보고하였다. 비교적 젊은 연령(평균4 1 . 3세)의 환자들이라는 점과 저자들 이 이미 경험한 바에 의해1 8 ) 저자들은 무시멘트컵을 쓰고 정상고관절 중심을 유지하려 했으며 진성 비구 의 골 결손이 있는 경우, 8례에서 대퇴 골두와 경부 에서 채취한 자가골을 지주( s t r u t )의 형태로 나사못 을 이용하여 비구 결손 부위에 고정하였다. 11례에 서는 내측 또는 부분 비구 결손 부위를 해결하기 위 하여 파쇄골의 형태로 자가골을 이식하였는데, 모든 예에서 골 흡수 없이 골 유합을 얻었다.
결과적으로 저자들의 경우, 실패한 예도 없을뿐더 러 방사선학적 결과상 이완이나 불안정성의 경우도 없었다. Mackenzie등2 3 )의 5 0세 이하 고관절 전치 환술 실패율 3 5 %와 비교해 봐도 뛰어난 결과로 볼 수 있다.
저자들은 연부조직 절단술로도 정복이 힘든 경우 에서는 대퇴부 원위부 절골술을 시행하였는데 원위 부에 절골술을 추가하여 고관절을 정복한 후 원위부 를 금속판으로 고정하였고 1경우에서는 그래도 정복 이 힘들어 1 cm 가량 추가절골술을 시행하였다 (Fig. 2). 이는 젊은 사람의 경우 제거( p l a t e r e m o v a l )해야 하는 단점이 있을 수 있다. 그러나 대퇴전자하 절골술에 비해 수술이 쉽고 근위부를 손 상시키지 않아 대퇴 s t e m의 고정력( f i x a t i o n )이 더 우수하며 단축( s h o r t e n i n g )이 해결될수 있다.
다만 저자들의 경우 Harris hip score가 8 8 . 4점 으로 비교적 낮았던 것은 대퇴부의 오랜 강직과 반 흔 조직으로 인한 근육의 위축 및 근력의 약화로 인 한 것이다. 뿐만 아니라 비구컵과 대퇴 삽입물의 정 확한 위치 확보 및 관절 기능 개선을 위해 광범위한 연부조직의 해리로 인하여 대부분 환자에서 근력이 저하되기 때문으로 보이며, 이는 수술후 대퇴사두근 이나 외전근등의 근력 강화 운동등, 재활 치료를 지 속적으로 하면 고관절의 운동범위는 증가할 수 있을 것으로 생각한다.
결 론
대퇴부의 심한 발육부전 및 기형을 갖는 고관절에 서 예전에는 시멘트성 CDH stem 외에는 적당한 s t e m이 없었으나 Cone ProsthesisⓇ를 사용한 결과 는 우수하며 또 하나의 수술적 선택을 제공할 수 있 다고 생각한다
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Total Hip Arthroplasty Using Cone Prosthesis in Severely Underdeveloped and Deformed Femur
Joong-Myung Lee, M.D., Jeong-Min Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, National Medical Center, Seoul, Korea
P u r p o s e : To evaluate the clinical and radiographic results of total hip arthroplasty using cone prosthesis in severely underdeveloped and deformed femurs occurring from various causes.
Material and Method : A total of 23 hips of 23 patients were followed for more than 2 years after surgery. They underwent surgery between Mar. 1992 and Mar. 1999. The precedent disease was sequelae of tuberculosis hip in 13 cases, sequelae of pyogenichip in 8 cases and sequelae of develop- mental dislocation of the hip in 2 cases. All demonstrated severe flexion contracture and shortening.
We used an uncemented acetabular cup and conical stem. We attempted to maintain anatomic hip center and we performed extensive soft tissue release.
Result : The average Harris hip score improved from 53.4 preoperatively to 88.4 postoperatively.
The average lower limb discrepancy improved from 5.3 cm preoperatively to 0.4 cm postoperatively.
The average flexion contracture improved from 38°preoperatively to 0°postoperatively. There was no radiolucent line between the bone and stem. Vertical subsidence, osteolysis and cortical hypertro- phy were not noted. Heterotophic ossification was noted in 3 cases. Spot welds was notedin 20 cases(87%)
Conclusion : With these results, we believe that cone prosthesis seems may be a good option in total hip arthroplasty of severely underdeveloped & deformed femur.
Key Words : Total hip arthroplasty, Cone prosthesis, Underdeveloped and deformed femur ABSTRACT
