무시멘트 미세 포말형 Harris-Galante 스템을 사용한 고관절 전치환술
- 10년이상 장기추시결과 -
유명철・조윤제・전영수・표나실・김성근・신동준
경희대학교 의과대학 정형외과학교실
목 적 : 무시멘트 미세 포말형 Harris-Galante 스템을 사용하여 고관절 전치환술을 시행한 환자에서 장 기적인 임상 및 방사선학적 결과를 분석 보고하고자 한다.
대상 및 방법 : 1986년 2월부터 1990년 4월까지 무시멘트형 Harris-Galante(H-G) 스템을 이용한 인 공 고관절 전치환 수술을 시행한 환자들 중 최소 10년 이상 정기적으로 추시된 114명 134례를 대상으로 하였다. 임상적 평가는 modified Harris 고관절 점수와 대퇴부 동통을 이용하였으며, 방사선학적 분석 은 주기적으로 촬영한 고관절 방사선 사진으로 방사선 투과선, 대퇴 스템의 수직침강, 대퇴거 골흡수, 골 용해, 피질골 비후, 골성 좌대형성, 응력 차폐 현상, 대퇴 스템의 안정성 등을 분석을 하였다.
결 과 : 임상적 평가상 Harris 고관절 점수는 술전 평균 58점에서 최종 추시시 85점으로 향상되었으며, 그중 동통 항목에서는 술전 평균 31점에서 술후 평균 41점으로 우수한 개선 효과를 보였다. 임상적으로 의미 있는 대퇴부 동통은 5례(4%)에서 관찰되었다. 방사선적 평가상 5mm 이상의 대퇴 스템의 수직 침 강은 4례(3%)에서 보였으며, 골용해는 24례(18%)에서 나타났고 대부분 국소적 골용해가 많았다. 골용 해는 스템의 안정성에 영향을 미치지는 않았으나 1례에서 다발성 골용해로 재치환술을 시행하였다. Engh 에 의한 대퇴스템의 안정성은 골성고정이 109례, 섬유성 안정 고정이 20례였으며, 무균성 해리를 나타 낸 불안정 고정이 5례였다. 골성 좌대형성, 원위 피질골 비후와 응력 차폐 현상이 각각 37%, 43%, 43%에서 관찰되었으며, 대퇴거에서의 골흡수가 31%, 이소성 골화현상이 13%에서 관찰되었다. 재치환 술은 6례에서 시행하였는데 원인으로는 대퇴 스템의 무균성 해리 5례와 다발성 골용해 1례였다.
Kaplan-Meier에 의한 10년 생존률은 94.4%였다.
결 론 : 무시멘트형 Harris-Galante 스템은 장기 추시결과 임상적으로 우수한 효과를 보였으 나, 골용해와 대퇴거 골흡수 및 응력 차폐 현상이 가장 문제점으로 조사되었다.
색인 단어 : 고관절 전치환술, 무시멘트 미세 포말형 Harris-Galante 스템
서 론
시멘트를 사용하는 고관절 전치환술의 장기추시 시에 가장 흔한 문제점으로 대퇴 스템의 무균성 해 리가 보고되면서 재치환술의 빈도가 증가되었는데 특히 젊고 활동성이 많은 연령층에서 재치환술 빈도 는 더욱 높게 나타났다2 9 , 3 0 ). 따라서 골 시멘트를 사 용하지 않고 직접 생물학적 고정을 이루는 방법이 시도되어 현재는 무시멘트형 인공 고관절 치환술이
※ 통신저자 : 유 명 철
서울시 동대문구 회기동 1번지 경희대학교 의과대학 정형외과학교실 Tel : 82-2-958-8364
Fax : 82-2-964-3865 E-mail : [email protected]
본 논문의 요지는 대한 고관절 학회 제 40 차 추계 학 술 대회에서 구연되었음.
널리 사용되고 있다. 무시멘트성 인공 고관절 치환 술에서 성공적인 고정은 초기의 기계적 안정성과 후 기의 생물학적 고정(biologic fixation)에 의해 이 루어진다. 무시멘트형 인공 고관절 전치환술의 1 0년 이상 장기 추시 결과에 대한 연구는 아직 국내외적 으로 많이 보고되어 있지 않으며 보고된 결과도 저 자들에 따라 차이가 있다(Table 1).
저자들은 무시멘트형으로 대퇴 스템 근위부 1 / 3에 titanium wire 패취( p a t c h )로 된 미세 포말형의 modular Morse tapered neck을 가진 직선형 Harris-Galante 스템(이하 H-G 스템)을 이용한 인공 고관절 전치환술을 시행하고 최소 1 0년 이상 추시가 가능한 환자에서 임상적 평가와 정기적인 방 사선학적 변화를 분석하여 H-G 스템의 장점과 문제 점을 조사하였다.
연구 대상 및 방법
1. 대상
1 9 8 6년 2월부터 1 9 9 0년 4월까지 무시멘트성 미세 포말형의 H-G 스템을 이용한 인공 고관절 전치환술 을 시행한 1 2 7명 1 4 7례 중 사망한 7명과 추시가 불 가능한 6명을 제외하고, 최소 1 0년 이상 정기적으로 추시된 1 1 4명 1 3 4례를 대상으로 하였다. 남자가 8 0 명, 여자가 3 4명 이었으며 양측성이 2 0명이었다. 수 술시 연령은 평균 4 2세( 2 1세~ 7 6세)였고 추시기간은 평균 1 3년 1개월( 1 0년 2개월~ 1 4년 4개월)이었다.
고관절 전치환술의 원인 질환으로는 대퇴골두 무 혈성 괴사가 7 8례, 퇴행성 관절염이 3 5례, 감염 후
유증이 1 0례, 류마치스 관절염이 5례, 강직성 척추 염이 3례, 골성 강직이 3례였다. 이중 퇴행성 관절 염의 원인은 발달성 고관절 이형성증이 1 7례, 후외 상성이 1 2례, Legg-Calve-Perthes병에 의한 이차 성 고관절염이 6례였다.
2. 수술 수기 및 재활 방법
수술방법은 전례에서 동일술자에 의하여 측와위에 서 후외측 도달법(modified Gibson approach)으 로 시행하였다. 수술 직후부터 능동적 사두근 수축 운동(quadriceps-setting exercise)을 시작해 술후 3일부터 침상에 걸터앉기, 술후 5일부터 침상 주위 서기와 협장 보행을 시행하였다. 술후 1개월 까지는 체중부하를 금하고, 그후 2개월 동안은 부분체중 부 하를 허용하였고 3개월후부터는 전체중 부하 보행을 허용하였다.
3. 평가 방법 1) 임상적평가
임상적 평가는 modified Harris 고관절 점수와 대퇴부 동통에 대하여 매년 주기적으로 측정하였으 며, Harris 고관절 점수는 결과를 우수( 9 0 ~ 1 0 0점) , 양호( 8 0 ~ 8 9점), 보통( 7 0 ~ 7 9점), 불량( 6 9점 이하) 으로 나누었다. 대퇴부 동통(thigh pain)은 P e t e r - silge 등2 7 )의 방법(grade 0 : 무통, grade I : 힘든 일을 할 때만 동통, grade II : 일상 생활시 동통, grade III : 휴식시에도 동통)을 기준으로 하였다.
스템의 재치환술 시행을 임상적 실패로 정의하고 K a p l a n - M e i e r에 의한 1 0년 생존률을 구하였다.
Table 1. Clinical results of cementless total hip arthroplasty
Author Type No.(hips) F/U(yr) Failure(%)
Zicat35)(1995) AML 137 9 1.5
Engh8)(1997) AML 174 112
Xenos33)(1999) PCA 77 11.6
Kim18)(1999) AML 52 11.3 2
Ragab27)(1999) Anatomic 100 7.1 1
Hwang15)(1999) PCA 43 10 3.8
McNally22)(2000) HA 100 10 0
AML : Anatomic medullary locking stem PCA : Porous coated anatomic stem HA : Hydroxyapatite coated stem
2) 방사선학적평가
고관절 전후방 및 측면 방사선 사진을 술전, 술후 3, 6, 12개월 그리고 이후에는 1년마다 주기적으로 촬영하여 방사선적 분석을 하였다.
술전 골질은 Singh index로 측정하였고 대퇴골 골수강의 모양은 flare index2 3 )를 이용하였으며, 수 술 직후의 고정도(press fit)는 E n g h과 Bobyn 등5 ) 의 분류에 따라 4가지로 나누었다(Fit 1A, 1B, 2A, 2B). 최종 추시시 대퇴 스템의 안정도는 Engh 등9 ) 의 방법에 따라 3가지로 나누어(골성 고정, 안정성 섬유화 고정, 불안정 고정) 판단 하였고, 스템 주위 에 전체적으로 2 mm 이상의 방사선 투과음영이 보 이고, 진행하거나 5 mm 이상의 수직 침강, 혹은 이 동( m i g r a t i o n )이 보일 때를 불안정 고정으로 정하고 이를 해리로 판정하였다1 0 , 2 1 ).
수직 침강(vertical subsidence)은 C a l l a g h a n 등3 )이 제시한 방법을 사용하여 수술 직후와 최종 추 시시에 인공관절 상내연에서 대퇴골 소전자의 가장 근위부 까지의 거리의 변화를 측정하거나, 대전자부 최상연( t i p )과 스템의 어깨부(shoulder) 사이의 직 선 거리를 측정하여 5 mm 이상 변화가 있을 때 의 미있는 수직 침강이 있는 것으로 판정하였다.
응력 차폐 현상(stress shielding)은 대퇴 근위부 와 대퇴거에서 나타나는 골흡수의 정도를 Engh 등
1 0 )에 의해 4등급으로 나눈 것을 사용하였다.
스템 주위의 골용해는 적어도 5 mm 이상의 낭포 성 병변(cystic lesion)이나 국소적인 방사선적 음영 소견(focal radiographic evidence)이 있는 경우를 기준으로 하였다.
이밖에 스템 주위의 골 성장, 골성 좌대형성, 원위 피질골 비후와 대퇴거에서의 골흡수를 분석 하였으 며 Gruen 등1 2 )의 z o n e을 변형시킨 Martell 등2 1 )의 분류에 따라 각 z o n e에서 2 mm 이상의 방사선 투 과선 발생 여부를 관찰하였다. 자료의 통계학적 처 리는 chi-square test를 시행하였으며 P＜0 . 0 5이면 통계학적 의미가 있는 것으로 간주하였다.
결 과
1. 임상적 결과
임상적 평가상 Harris 고관절 점수는 술전 평균 5 8점( 4 2 ~ 7 6 )에서 최종 추시시 8 5점( 6 5 ~ 1 0 0 )으로 향상되었으며, Harris 고관절 점수는 수술 직후 평 균 7 3점에서 술후 2년에는 9 2점으로 급격한 증가를 보였으며 이후 점진적으로 증가하여 술후 4년, 6년, 8년에 각각 96, 94, 96점으로 술후 4에서 8년 사이 에 최고에 도달하였고, 이후 감소하여 술후 1 0년 이 후 부터는 평균 8 5점으로 안정화 되었다(Fig. 1).
그중 동통 항목에서는 술전 평균 3 1점에서 술후 평
Fig. 1. The graph shows the annual change of Harris Hip Score(HHS). The maximal score was obtained between postoperative four and eight years. The score was stabi- lized after postoperative 10 years.
균 4 1점으로 우수한 개선 효과를 보였다. 최종 추시 에서 Harris 고관절 점수는 우수 9 2례(69%), 양호 2 0례(15%), 보통 1 5례(11%), 불량 7례( 5 % )였다.
불량 7례중 4례는 대퇴 스템의 해리로, 1례는 다발 성 골용해로 인한 재치환술을 시행한 예였고, 1례는 2 mm의 수직침강과 3 mm의 대퇴거 골흡수 소견 을 보인 예였으며, 나머지 1례는 방사선 소견상 별 다른 이상이 없었다. 수술직후 1 7례( 1 3 % )에서 간헐 적인 대퇴부 동통을 호소하였지만 1 2례에서는 수술 후 2년 이내에 소실되었고, 최종추시시 임상적으로 의미 있는 grade II 이상의 대퇴부 동통은 5례( 4 % ) 에서 관찰되었다. 5례중 1례는 7 mm의 수직침강과 zone I에서의 골용해가 관찰되었으나 재치환술을 요 할 정도로 증세가 심하지 않았고, 3례에서는 원위부 피질골 비후가 관찰 되었으나 해리의 소견은 없었으 며 1례는 방사선 소견상 별다른 이상이 없었다.
2. 방사선학적 결과
방사선적 평가상 술전 골질(bone quality)은 Singh index III 1례, IV 1례, V 9례, VI 123례로 대부분의 예에서 골질은 양호하였다. 골의 기하학적 형태(bone geometry)를 반영하는 flare index2 3 )는 stove pipe(＜3 )형이 2 8례, champagne-flute형(＞
4 . 7 )이 4례, proportional형( 3 ~ 4 . 7 )이 1 0 2례였는데 무균성 해리 5례는 모두 p r o p o r t i o n a l형에서 나타났 다. 수술 직후의 고정도는 압박 고정된 경우( p r e s s f i t )가 1 2 8례( 9 6 % )로 Fit 1A 120례, Fit 1B 8례였 으며, 압박 고정이 되지 않은(no press fit) 경우가 6
례( 4 % )로 모두 Fit 2A였다. Engh의 분류에 의한 대퇴스템의 최종 추시시의 안정성은 골성 고정이 1 0 9 례(81%), 섬유성 안정 고정이 2 0례( 1 5 % )였으며, 불 안정 고정 즉 해리가 5례( 4 % )였다. 수술 직후 압박 고정을 얻은 1 2 8례중 최종 추시 결과 1 0 7례( 8 4 % )가 골성 고정, 16례( 1 2 % )가 섬유성 안정 고정, 5례 ( 4 % )가 무균성 해리인 불안정 고정을 보였고, 초기 Fig. 2. The graph shows the 10 years probability of sur-
vival of the H-G stem using Kaplan-Meier method. In our study, the 10 years survival rate was 94.4%.
Fig. 3. The immediate postoperative radiograph of 72 years old male shows the excellent bone in- growth fixation around the stem(A), and the stem fixation is perfect in postoperative 11 year radi- ograph(B).
A B
Fig. 4. The radiograph of 56 years old male shows the multifocal osteolysis around the stem(A). Revi- sion was carried out postoperative 10 years(B).
A B
에 압박 고정을 얻지 못한 6례중 최종 추시시 2례 ( 3 3 % )에서 골성 고정, 4례( 6 7 % )에서 섬유성 안정 고정을 얻었으며 무균성 해리는 발생하지 않았다. 무 균성 해리 5례는 모두 수술 직후에 압박 고정을 얻었 던 예에서 발생하였다.
5 mm 이상의 대퇴 스템의 수직 침강은 4례( 3 % ) 에서 보였으나, 그중 2례는 술후 2년 내에 안정화되 어 더 이상 진행하지 않는 골성고정을 보였고 다른 1례는 술후 1 1년 3개월까지 느리게 진행하여 무균성 해리로 판정하였으나 재치환술을 요할정도로 환자의 증세는 심하지 않았으며(Fig. 5) 다른 1례는 술후 1 2년 5개월에 15 mm 까지 진행하여 무균성 해리로 판정하고 재치환술을 시행하였다.
응력 차폐 현상은 5 7례( 4 3 % )에서 관찰되었으며 1 등급이 2 5례, 2등급이 2 1례였고, 3등급이 9례, 4등급 이 2례였다. 이때 13 mm 이상의 스템을 사용한 경우 3 9례( 6 7 % )에서 응력 차폐 현상이 나타나 12 mm 이 하의 스템을 사용한 경우보다 두배이상 높게 나타났으 며(Fig. 6), 특히 2, 3등급의 응력 차폐 현상은 1 3 mm 이상의 스템을 사용한 경우 의미있게 증가하였다 ( p＜0.05). 또한 응력 차폐 현상은 성별, 연령, 대퇴 삽입물 주위의 spot-weld 현상과는 연관 관계가 없었 으며( p＞0.05), 수술 직후의 고정도가 좋은 경우, 최 종 추시시 골성 고정과 섬유성 안정 고정을 이룬 경우 에서 의미있게 증가하였다( p＜0.05, Table 4).
골용해는 2 4례( 1 8 % )에서 나타났는데 대부분 z o n e I과 zone VII에 국한된 국소적 골용해가 많았다 (Fig. 7). 골용해는 스템의 안정성에는 영향을 미치 지 않았으며 1례에서 다발성 골용해로 재치환술을 시 행하였다(Fig. 4). 방사선 사진상 골용해를 보인 예 에서 임상적 증세를 나타낸 예는 거의 없었다. 이러 한 골용해는 대퇴골두 무혈성 괴사증 환자에서, 그리 고 3 5세 이하의 젊은 환자에서 더 많이 발생하였다 ( p＜0.05). 골성 좌대형성은 5 0례( 3 7 % )에서 보였는 데 최종 추시시의 안정성, 수술 직후의 고정도( f i t- n e s s )와는 상관 관계가 없었고( p＞0.05), 응력 차폐 현상이 있을 때 증가하였으며 특히 2, 3등급의 응력 차폐 현상이 있을 때 의미있게 증가하였다( p
＜0.05). 원위 피질골 비후는 5 8례( 4 3 % )에서 관찰 되었는데 최종 추시시의 안정성, 수술 직후의 고정도 와는 상관 관계가 없었고( p＞0.05), 응력 차폐 현상 이 있을 때 의미있게 증가하였다( p＜0.05, Fig. 6).
대퇴거 골흡수(Calcar resorption)는 3 mm 이상 이 4 2례( 3 1 % )에서 나타났으며 평균 4 mm(range:
3~12 mm)의 크기였다(Fig. 7). 이들의 경우 방사 선 투과선은 1 5례에서 주로 zone I, II에서 관찰되었 고 골용해가 1 2례, 대퇴 스템의 수직침강이 1례, 응 력 차폐현상이 2 5례, 골성 좌대형성이 2 4례, 대퇴간 부 피질골 비후가 2 7례에서 각각 관찰되었으며 무균 성 해리, 대퇴부 동통이 있었던 예는 없었다. 이러한 Fig. 5. The immediate postoperative radiograph(A) of 55 years old female shows the
gradual progression of subsidence(B). The subsidence at the last follow- up(postoperative 11 years 3 months) was 7 mm(C).
A B C
대퇴거 골흡수는 수술 직후의 고정도와는 상관 관계 가 없었고( p＞0.05), 원위부 고정이 견고한 경우에 주로 나타나 응력 차폐 현상이 있을 때와 최종 추시 시 골성 고정인 예에서 의미있게 증가하였다( p
＜0.05). 대퇴 삽입물 주위의 spot-weld 현상은 7 5 례( 5 5 % )에서 보였는데 두 경우를 제외하고 모두 제 II, VI구역에서 관찰되었다(Fig. 8).
대퇴 스템 주위의 2 mm 이상의 방사선 투과선 (radiolucent line)은 3 7례( 2 7 % )에서 나타났는데 전후면상에서는 zone I에 2 6례로 가장 많았고, 측면 상은 zone I과 I I에서 모두 2 2례로 가장 많이 관찰 되었으며 주로 스템 근위부에서 관찰 되었는데 최종 추시시의 안정성과는 상관 관계가 없었다(Fig. 9).
그러나 방사선 투과선이 zone I부터 V I I까지 미만성 으로 관찰된 5례에서는 스템의 불안정을 보여 최종 추시시 스템 해리를 나타냈다.
3. 합병증
수술중에 대퇴 근위부 피질골의 균열( i n t r a o p e r- ative calcar crack)이 1 2례에서 발생하였는데 골 충전(bone packing)과 균열 부위 주위로 w i r i n g을 시행하여 견고한 고정을 얻었으며 추시시 균열의 진 행이나 스템의 해리는 1례도 없었으며 이와 관련된 Table 3. Thigh pain in cementless stem
Author No.(hips) Type F/U(yr) Thigh pain(%)
Kim17)(1992) 82 HG 5.2 28
Heekin14)(1993) 100 PCA 5 16
Owen23)(1994) 241 PCA 5 0.2
Petersilge26)(1997) 88 HG 4-8 6
Engh8)(1997) 174 AML 11 8
Hwang15)(1999) 43 PCA 10 9.4
Xenos33)(1999) 77 PCA 11.6 12
AML : Anatomic medullary locking stem PCA : Porous coated anatomic stem HG: Harris-Galante stem
Table 4. Stress shielding in cementless stem
Stress shielding
Press fit 51(89%)
No press fit 6(11%) P>0.05
Stable 57(100%)
Fibrous stable 0(0%) P<0.05
Total 57
Table 2. Satisfactory result(S/R), osteolysis, revision rate(R/R), and survival analysis(S/A) of H-G stem
Author No.(hips) F/U(yr) S/R(%) Osteolysis(%) R/R(%) S/A*(%)
Lachiewicz20)(1992) 100 2-5 93 4 1 N.D‡
Kim17)(1992) 82 5.2 62 67† 5 N.D‡
Martell21)(1993) 121 5.7 87 8 3.3 97 at 5yrs
Havelin13)(1995) 157 3.3 N.D‡ N.D‡ 5.6 96.2 at 4.5yrs
Goetz11)(1994) 41 6 N.D‡ 29 12 N.D‡
Woolson31)(1995) 25 5.7 60 36 20 N.D‡
Petersilge26)(1997) 88 5.8 88 13.6 2.2 97.5 at 8yrs
* : S/A was calculated by Kaplan-Meier method
† : Calcar resorption > 10mm + osteolysis
‡ : Not Described
특이한 합병증도 발견할 수 없었다.
추시중 합병증으로는 이소성 골형성이 1 7례( 1 3 % ) 에서 보였는데 대부분 B r o o k e r2 )등의 분류상 I, II
등급으로써 고관절의 운동에 지장을 주지는 않았다.
술후 심부 감염이 3례에서 술후 1년과 2년 사이에 발생하여 항생제 정주 및 변연 절제술과 항생제 혼 합 시멘트 염주 투입 치료로 감염은 완치되었으며 스템의 재치환술은 필요하지 않았다. 고관절 탈구는 술후 8년 1 1개월에 1례에서 발생하여 도수 정복으로 치료하였다. 술후 1 0년 6개월에 대퇴거의 골용해에 의한 소전자부 골절이 1례 있었는데 대퇴 스템의 해 리 소견은 관찰되지 않았으며 동통이나 파행도 보이 Fig. 6. The radiograph of 65 years old female was taken
at immediate postoperative day(A). Stress shield- ing by Engh was grade IV at the last follow- up(postoperative 11 years). Diffuse osteoporosis and cortical thinning were observed along the femoral stem. Note the distal femoral cortical hypertrophy and pedestal formation(B).
A B
Fig. 7. The radiograph of 69 years old female was taken at immediate postoperative day( A). Note the focal cystic lesion of osteolysis at zone I and cal- car resorption at the last follow-up(postoperavive 11 years : 8 mm)(B).
A B
Fig. 8. The radiograph of 32 years old female was taken at immediate postoperative day(A). Note the new bone formation of the stem at zone II and VI in postoperative 10 year(B).
A B
Fig. 9. Radiolucent lines associated with zone around H-G stem. The main site of the line was proxi- mal portion of the stem.
지 않았다. 재치환술은 대퇴 스템의 무균성 해리( 5 례)와 다발성 골용해( 1례)(Fig. 4)를 보인 6례( 4 % ) 에서 시행하였으며 K a p l a n - M e i e r에 의한 대퇴 스 템의 1 0년 생존률은 9 4 . 4 %였다(Fig. 2).
고 찰
H-G 스템은 1 9 7 0년 말부터 사용된 무시멘트형 대 퇴스템을 개선하여 개발되었는데 특징은 직선형 스템 에 회전 안정성을 부여하기 위해 근위부가 넓은 삼각 형의 형태로 구성되고 전후면과 내외측면에서 각각 3 점 고정(3 point fixation)을 통한 견고한 고정을 얻 어 초기 안정성을 유지할 수 있으며 근위부 3면에 골 내성장을 유도하는 티타니움망의 다공성 패취( p a t c h ) 가 있어 적절한 골내 성장으로 스템의 후기 생물학적 안정성을 얻을 수 있도록 고안되었다(Fig. 3).
무시멘트형 인공 고관절 전치환술에 있어서 임상적 으로 나타나는 문제점의 하나로 대퇴부 동통이 지적 되고 있는데, 발생빈도에 대하여 다양하게 보고하고 있다(Table 3). H-G 스템을 사용한 경우 6 %에서 2 8 %까지 다양한 대퇴부 동통 빈도를 보고하고 있는
데1 , 4 , 1 7 , 2 7 , 3 1 ), 이런 대퇴부 동통의 원인은 무시멘트형
스템의 불안정 고정 또는 골수강내에서의 미세 진동 이 원인으로 지적되고 있다. 그러나 무시멘트형 대퇴 스템의 장기 추시 보고에서 스템 해리의 발생 빈도가 높지 않은 사실은 대퇴부 동통을 반드시 스템의 해리 만으로 설명 할 수는 없다. 김 등1 9 )은 flare index가 3.0 이하인 stove pipe형의 대퇴골에서 대퇴부 동통 이 증가하였다고 하였는데 이는 stove pipe형의 대 퇴골에서 견고한 스템의 고정력을 얻기 힘든 경우가 많음을 시사하고 있다. 그러나 저자들의 경우 2 8례 의 stove pipe형의 대퇴골에서 단 1례에서만 중등도 이상의 대퇴부 동통이 관찰되었다. 많은 저자들에 의 해 대퇴골 근위부의 기하학적 형태(bone geome- t r y )와 대퇴 스템의 설계( d e s i g n )에 따른 고정 형태 가 골 고정에 영향을 주어 대퇴부 동통이 발생한다고 설명하고 있는데, 저자들의 경우 견고하게 골간과 골 간단을 고정하고 대퇴 근위부 스템 삽입부 주위로 단 단한 골 충전(bone packing)을 시행하여 H-G 스 템의 해리를 줄인 것이 대퇴부 동통의 빈도를 줄일 수 있었던 원인으로 추정된다.
무시멘트형 대퇴 스템의 장기간 성공적인 고정은 E n g h과 Bobyn 등5 , 6 )에 의하면 수술 직후의 고정도 (press fit : Fit 1A, 1B, 2A, 2B)와 최종 추시시 대퇴 스템의 안정도가 중요하다고 하였다. Engh 등
1 0 )은 2년간 추시관찰에서 수술 직후에 압박 고정을
얻은 2 0 1례중 9 4 %에서 골성 고정, 6%에서 안정성 섬유화 고정이었으며 압박 고정을 얻지못한 1 4 2례중 6 0 %에서 골성 고정, 33%에서 안정성 섬유화 고정, 7 %에서 불안정 고정으로 보고하면서 초기의 압박 고정의 중요성을 강조하였다. 단기간의 추시 결과에 서는 수술 직후의 고정도가 최종 추시시의 스템의 안정성에 직접적인 영향을 주는 것처럼 보이나 최소 1 0년 이상 장기 추시한 결과에는 최종 추시시의 스 템의 안정성과 수술 직후의 고정도와는 직접적인 상 관관계가 없는 것으로 조사된 보고가 많은 것으로 볼 때 수술 후 시간이 경과되면서 스템 형태에 따른 대퇴골의 재형성( r e m o d e l l i n g )이 더 중요한 요인으 로 생각된다.
H-G 스템의 특징적인 소견이 대퇴거 골흡수인데 Engh 등1 0 )은 대퇴협부에서 스템의 하부가 골수강에 단단히 고정되어 대퇴경부 및 대퇴거 부위에 하중이 감소되는 응력 차폐 현상에 의해서 나타나거나, 스 템이 골수강에 비해 너무 작아서 collar 아래의 대퇴 거부위 및 대퇴경부에 지나친 하중이 걸리게 되어 발생한다고 하였다. 김 등1 7 )은 대퇴스템의 원위부 고 정에 의한 근위부의 진자운동(cantilever move- m e n t )에 의한다고 설명하였다. Engh 등1 0 )과 김 등
1 7 )은 각각 71%, 67%에서 대퇴거 골흡수를 보고하
였고 저자들의 경우에도 3 1 %에서 발생하였는데, 이 는 H-G 스템의 원위부가 원형으로 설계되어 대퇴 골수강 협부에서 견고히 고정됨으로 인해 근위단에 서 골흡수가 발생된 것으로 이는 H-G 스템의 설계 상의 문제로 해석된다. 장기 추시 방사선 사진상 대 퇴간부 피질골 비후, 골성 좌대형성, 응력 차폐현상 의 빈도가 많은 사실도 이를 뒷받침하고 있다.
응력 차폐 현상은 E n g h과 Massin 등1 0 )이 4등급 으로 나누었으며, 나이, 미세 포말 처리의 범위와 스 템의 크기에 영향을 받는다고 하였다. 나이에 따라 5 0세 이상에서 그 이하보다 2, 3등급의 골흡수가 유 의하게 많았다고 하였으나 저자들의 경우 의미있는 차이는 관찰되지 않았다. Engh 등9 )은 스템의 크기
가 큰 경우에 작은 경우 보다 5배 이상의 응력 차폐 현상이 관찰되었다고 하였는데 저자들의 경우에도 13 mm 이상의 스템에서 2배 이상의 응력 차폐 현 상이 관찰되었다. 이는 대퇴 삽입물의 크기가 커질 수록 스템의 강직( s t i f f n e s s )이 증가하고 응력 차폐 정도가 증가하여 골흡수가 증가하기 때문이라고 사 료된다. 응력 차폐 현상에 의한 골의 흡수가 광범위 하게 발생하면 Engh 등7 )은 스템의 수명에 나쁜 영 향이 있을수 있다고 하였으나 Kaplan 등1 6 )은 오히 려 견고한 고정의 지표가 될 수 있다고 설명하였다.
저자들의 경우에도 응력 차폐 현상이 성별, 연령, 대 퇴 삽입물 주위의 spot-weld 현상과는 연관 관계가 없었으나( p＞0.05), 수술 직후의 고정도가 좋은 경 우, 최종 추시시 골성 고정과 섬유성 안정 고정을 이 룬 경우에서 의미있게 증가하여( p＜0.05), H-G 스 템에서 나타난 응력 차폐 현상은 스템 설계에 기인 한 것으로 해석된다.
무시멘트형 인공 고관절 전치환술에 있어서 가장 문제점으로 제기되고 있는 골용해( o s t e o l y s i s )는 저 자들마다 발생률, 위치나 형태, 무시멘트형 스템의 종류에 따라 다양하다1 1 , 1 3 , 1 7 , 2 0 , 2 1 , 2 7 , 3 3 )(Table 2). 이는 폴리에틸렌 비구컵의 마모에 의한 이물반응에 의한 것으로 설명되고있다. H-G 스템의 경우에 외측부와 가장자리에 부분적으로 표면에 미세포말이 없어서 마 모 파편의 자유로운 하방 이동을 허용하여 주로 원위 부에 골용해가 나타난다고 보고하고 있다1 7 , 2 7 ). 그러 나 박 등2 5 )은 주로 근위부 zone VI에서 주로 골용해 가 관찰된다고 하였다. 저자들의 경우도 주로 z o n e I, VII에서 국소적으로 관찰되었고 원위부에는 1례 만 관찰 되었는데 이는 수술시 대퇴 근위부의 스템 삽입부 주위의 충분한 골 충전(bone packing)이 골 성장을 유도하여 폴리에틸렌 또는 금속 파편의 원위 부 전이를 방지하여 원위부 골용해의 발생빈도가 낮 은 것으로 생각된다. Woolson 등3 3 )은 젊고 활동적인 남성의 경우 골용해가 증가되었다고 하였는데, 저자 들의 경우 대퇴골두 무혈성 괴사증 환자에서, 그리고 3 5세 이하의 젊은 환자에서 더 많이 발생하여 원인 질환과 연령에 따른 환자의 활동성( a c t i v i t y )이 골용 해 발생에 중요한 인자로 생각된다( p＜0 . 0 5 ) .
무시멘트형 인공 고관절 전치환술의 재치환술에 있어서 가장 중요한 원인인 무균성 해리는 H-G 스
템을 사용한 경우 3 %에서 2 0 %로 높게 보고하였는
데1 1 , 1 7 , 2 6 , 2 7 )저자들의 경우에는 4 %로 비교적 낮게 조
사되었다. 이는 스템 근위부 주위로 충분한 골이식 과 골간단에서의 견고한 고정으로 골내성장이 촉진 되고, 대퇴골의 재형성이 잘된 결과로 추정된다.
재치환술과 생존률에 대한 보고도 저자들마다 차이 가 많은데(Table 2), 재치환술의 경우 Woolson 등3 2 ) 은 20%, Goetz 등1 1 )은 1 2 %로 높게, Martell 등2 1 )은 3.3%, Petersilge 등2 7 )은 2.2%, Lachiewicz 등2 0 )은 1 %로 낮게 보고하였는데 이는 추시 기간의 차이도 이유중의 하나로 해석된다. 생존률의 경우 M a r t e l l
등2 1 )과 Petersilge 등2 7 )은 각각 9 7 %와 9 7 . 5 %라고 보
고하였으며 저자들의 경우에도 장기 추시 결과 1 0년 생존률이 9 4 . 4 %로 실패율(failure rate)은 낮게 나 타났다(Fig. 2). 저자들의 경우 무시멘트성 H-G 스 템이 가지고 있는 여러 문제점인 골형성을 위한 표면 적이 부족하고, 근위부의 초기 고정이 어려우며, col- l a r가 있어 골흡수를 증가시킨다는 점등에 비하여 장 기 추시에서 재치환률이 낮고 비교적 양호한 결과를 얻을 수 있었던 것은 수술 수기가 장기간 스템의 고정 력을 증가시키는데 중요한 역할을 한다고 판단된다.
그러나 폴리에틸렌 컵의 마모에 의한 골용해는 앞으 로 해결해야 할 과제로 사료된다.
결 론
무시멘트형 H-G 스템은 설계( d e s i g n )상 근위부 의 충분한 골내 성장을 유도하기 위한 표면적이 부 족하며, 근위부의 초기 고정이 어렵고, 스템 원위부 의 골수강내 견고한 고정으로 인한 대퇴 근위부의 응력 차폐 현상, 대퇴거 골흡수, 근위부의 골조송증, 골성 좌대형성, 골용해와 대퇴간부 피질골 비후등이 문제점으로 지적되었다. 그러나 정확한 수술 수기를 통한 대퇴 근위부 스템 삽입부 주위의 단단한 골 충 전(bone packing)은 골내성장을 촉진하고 골의 재 형성을 개선하는데 중요한 인자로 추정되었다. 방사 선적 평가상 근위부의 골용해는 대퇴스템의 안정성 에 큰 영향을 주지 않았다. 무시멘트형 스템에서는 스템의 설계( d e s i g n )와 정확한 수술 수기가 장기 생 존률의 향상에 결정적 요인으로 판단되었다.
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Long Term Results of the
Cementless Porous Coated Harris-Galante Total Hip Prosthesis
– a 10-year minimum follow-up study –
Myung Chul Yoo, M.D., Yoon Je Cho, M.D., Young Soo Chun, M.D., Na Sil Pyo, M.D., Sung Geun Kim, M.D., Dong Jun Shin, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, School of Medicine, Kyung Hee University, Seoul, Korea
Purpose : To analyze the long term clinical and radiographic results of total hip arthroplasty using cementless porous coated Harris-Galante(H-G) stem.
Materials & Methods : A total of 134 hips from 114 consecutive patients who had undergone total hip arthroplasty using the cementless H-G stem over a four year period between February 1986 and April 1990 formed the basis of this study. The minimum follow-up period was 10 years. The clinical evaluation was done by measuring the modified Harris hip score and thigh pain regularly each year.
The radiographic evaluation was done by measuring radiolucent line, subsidence, subcollar resorp- tion, osteolysis, cortical hypertrophy, pedestal formation, stress shielding and stem stability.
Results : The average Harris hip score increased from 58 points preoperatively to 85 points at the most recent follow-up examination. The hip pain score increased from 31 points to 41 points over the same period. Clinically moderate thigh pain was observed in 5 cases(4%). In radiographic evaluation, subsidence of more than 5mm was seen in 4 cases(3%). Periprosthetic osteolytic lesions were observed in 24 cases(18%), however in all cases the lesion did not influence the stability of the stem.
One case was revised due to multifocal osteolysis. The femoral stem stability as measured by Engh’s criteria was stable in 109 cases, fibrous stable in 20 cases, and unstable in 5 cases. Pedestal formation, cortical hypertrophy of the distal femur, and stress shielding was observed in 37%, 43%, and 43% of the cases, respectively. Calcar resorption was identified in 31% of the cases and ectopic ossification in 13%. Revision of the femoral stem was required in 6 cases for aseptic loosening(5 cases) and oste- olysis(1 case). At 10 years, the probability of survival of the stem as measured by the Kaplan-Meier method was 94.4%.
Conclusions : Use of the cementless H-G stem yields an excellent long term outcome, however osteolysis, calcar resorption, and stress shielding were the main problems observed.
Key Words : Total hip arthroplasty, Cementless H-G stem ABSTRACT
