Address reprint requests to Heui-Jeon Park, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University
#162 Ilsan-dong, Wonju-city, Kangwon-do, 220-050, Korea
Tel : 82-371-741-1352, Fax : 82-371-741-1358, E-mail : par73@wonju.yonsei.ac.kr 본 논문의 요지는 제 4 2차 대한정형외과학회 추계학술대회에서 구연되었음.
하요추부에서의 척추경 나사못 삽입점에 대한 연구
박희전・나중호・이두희
연세대학교 원주의과대학 정형외과학교실
– Abstract –
Entry Point of Pedicle Screw in the Lower Lumbar Spine
Heui-Jeon Park, M.D., Jung Ho Rah, M.D. and Doo-Hee Lee, M.D.
Department of Orthoapedic Surgery, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju, Korea
Study Design : We analysed retrospectively the entry point of pedicle screw in the lower lumbar spine using computed tomoscan.
Objectives: The purpose of this study is to find the ideal entry point of pedicle screw in the lower lumbar spine.
Materials and Methods: We evaluated 98 patients with each second, third, fourth, fifth lumbar spine, and divide three group into normal group(NP), osteoarthritis group(OA), degenerative spondylolisthesis group(DS). We collected the two axial images of lower lumbar spine from CT at the same level. One image is parallel to upper end plate and again, the facet joint is well visuable, another image is the pedicle which cross the center, and the size of the both sides of pedicle is same and largest. And then we were superimposed mathematically above two images with computer. With the use of these three images, facet joint and pedicle axis orientation, pedicle isthmus width, distance between facet joint and pedicle axis, distance between lateral surface of facet and pedicle axis are measured.
Result: The ideal entry point of pedicle screw is 3㎜ lateral from lateral end of facet joint in NP group, in OA 0.5~1㎜ medial and in DS 0.3㎜ medial from lateral end of facet joint.
Conclusion: The selected anatomical landmark using the pedicle screw insertion is not advisable because of the variations of pedicle width and orientation depend on pathologic state of the lower lumbar spine, especially facet joint. We suggest that the sugeon should selected well the ideal entry point of the pedicle screw, knowing the shape and any anatomical variations of the pedicle in details before screw insertion with peroperative computed tomoscan.
Key Words : Lumbar spine, Entry point, Pedicle screw
Journal of Korean Spine Surg.
Vol. 6, No. 3, pp 349~354, 1999
서 론
척추경 나사못을 이용한 척추 고정술은 변형의 교
정, 광범위한 감압 후의 안정성과 보다 높은 골 유합 을 얻을 수 있어 외상, 퇴행성 병변, 종양 등의 척추 병변 치료에 널리 이용되고 있다. 이러한 장점이 있 음에도 불구하고 척추경 나사못 삽입시 잘못으로 고 정의 소실, 신경손상, 혈관손상 등을 일으킬 수 있어
정확한 나사못 고정이 필요하며, 이를 위해서는 척추 후방 피질골의 정확한 삽입점과 척추경 피질골 내로 의 삽입이 중요하다.
나사못의 삽입점에 대해 R o y - C a m i l l e1 3 )는 돌기관절 (facet joint) 면을 종축으로 연장하는 선과 횡돌기의 2 등분하는 선과의 만나는 점을, 다른 이들은3 , 7 , 9 )돌기의 외연을 지나는 선과 횡돌기를 2등분 하는 선이 만나는 점을 삽입점으로 선택하여 사용되어 왔다. 하부 요추 의 후방구조에 대해서는 많은 해부학적 연구가 보고되 어 있으나 돌기관절의 방향, 크기, 돌기관절과 척추경 과의 관계는 병변의 존재 여부에 따라 달라질 수 있어 삽입점을 선택하는데 많은 변화를 초래할 수 있다.
본 연구의 목적은 하부 요추에서 정상, 돌기관절염, 퇴행성 전방전위증 환자군으로 구분하여 각각에서 돌기관절과 척추경 중심축과의 관계를 토대로 이상 적인 나사못의 삽입점을 찾고자 하는데 있다.
연구대상 및 방법
1. 연구대상
종양, 골절 및 감염이 없는 것으로 확인된 총 9 8명 (남자 5 0명, 여자 4 8명)의 환자를 대상으로 하였으며 평균 4 7 . 2세( 2 2세~ 6 9세) 이었다. 제 2, 3, 4, 5요추의 상부 종판에 평행하고 돌기관절의 중앙과 척추경의 중앙을 통과하는 전산화 단층 촬영의 축성상을 이용 하였으며 환자를 3개의 군으로 나누어 1) 정상군은 돌기관절이 정상을 보이는 군(NP), 2) 관절염군은 전산환 단층 촬영상 돌기관절에 골관절염을 보이는 군(OA), 3) 전방전위군은 제 4 - 5요추 후방관절의 퇴 행성 병변으로 제 4요추에 퇴행성 전방전위를 보이는 군( D S )으로 구분하였다. 제 2요추 7 4례(정상 4 6례, 관 절염 2 8례), 제 3요추 7 5례(정상 4 6례, 관절염 2 9례) , 제 4요추 7 3례(정상 3 6세, 관절염 3 7례) 제 5요추 9 6 례(정상 3 6례, 관절염 3 4례, 전방전위증 2 6례) 이였다.
2. 방법
각 추체의 전산화 단층 촬영상에서 각 추체의 상 연에 평행하고 돌기관절이 가장 잘 보이는 축성상과 척추경의 중앙을 지나고 양측 척추경의 크기가 가장 크게 나타나는 대칭인 축성상을 스케너(HP Scanjet 6100 C/T)를 이용하여 컴퓨터에 입력한 후 두 개의 영상을 겹쳤다(Fig. 1). 돌기관절의 중앙을 통과하는 영상에서는 돌기관절 방향(Fig. 2)을 측정하였고, 횡
돌기 중앙을 통과하는 축성상에서는 척추경의 방향 과 척추경 협부의 직경(Fig. 3)을 측정하였으며 두 개의 영상을 겹쳐 척추경 중심축과 돌기관절 외측단 과의 거리와 상관절 외측과 척추경 중심축과의 거리 (Fig. 4)를 측정하였다. 측정은 2인이 독립적으로 각 각 2번씩 시행하여 평균값을 이용하였으며 통계처리 는 Student t test를 이용하여 P＜0 . 0 5이하인 경우를 통계학적 의의가 있는 것으로 하였다.
결 과
1) 돌기관절 방향
평균 제 2요추 2 4 . 8도, 제 3요추 2 7 . 3도, 제 4요추 3 1 . 4 도, 제 5요추 3 8 . 8도 이었으며 관절염군은 정상군보다 관상면으로 되어 있었으나 통계학적 의의는 없었고, 제4-5 요추의 후방관절은 전방 전위군에서 정상군이나 관절염군보다 시상면으로 되어 있었다( P = 0 . 0 4 ) ( T a b l e 1)(Fig. 2).
2) 척추경의 전후각
제 2요추 1 4 . 8도, 제 3요추 1 7 . 3도, 제 4요추 1 9 . 2도, 제 5요추 2 4 . 4도 이었다. 관절염군이 정상군보다는 시
Fig. 1. Computerized digitizing the mathematic superimposed image using the two axial image of the lower lumbar spine from CT at the same level. One image is parallel to upper end plate and again, the facet joint is well visuable, another image is the pedicle which cross the center, and the size of the both sides of pedicles is same and largest.
상면으로 되어 있는 경향을 보였으나 통계학적 의의 는 없었으며, 전방전위군에서 제 5요추의 척추경은 정상군보다 시상면으로 되어 있었다( P = 0 . 0 3 ) ( T a b l e 2) (Fig. 3).
3) 척추경의 직경
제 2요추 8 . 2㎜, 제 3요추 1 0 . 2㎜, 제 4요추 1 2 . 4㎜, 제요
추 1 6 . 6㎜이었다. 모든 군에서 하부요추로 갈수록 직경 이 증가하였으며, 관절염군이 정상군보다 직경이 작은 경향이 있었고 전방전위군에서는 정상군에 비해 척추 경 직경이 의미있게 작았다( P＜0.05)(Table 3)(Fig. 3).
4) 돌기관절면과 척추경 중심축과의 거리
정상군에서는 제 2요추 7 . 5㎜, 제 3요추 8 . 4㎜, 제 4 요추 8 . 4㎜, 제 5요추 8 . 9㎜이 였고, 관절염군에서는 각각 6 . 9㎜, 8.2㎜, 8.9㎜, 8.8㎜이었으며, 척추전방전위 군에서는 제 5 요추에서 7 . 9㎜였다(Table 4)(Fig. 4).
각 군에서의 차이가 통계학적 의의는 없었으나 관 절염군과 전방전위군에서는 거리가 감소됨을 알 수 있었다.
5) 상돌기 관절 외측단과 척추경 중심축과의 거리 정상군에서는 제 2요추 3 . 0㎜, 제 3요추 3 . 3㎜, 제 4 요추 2 . 9㎜, 제 5요추 3 . 0㎜이었고, 관절염군에서는 각 각 0 . 6㎜, 1.1㎜, 0.6㎜, 1.2㎜이었으며, 전방전위군에서 는 제 5요추에 서 0 . 3 2㎜이었다.
관절염군은 제 4요추와 제 5요추에서, 전방전위증 군에서는 제 5요추에서 정상군보다 의의있게 짧았으 며(P=0.01) 전방전위군에서는 상돌기 관절의 심한 Fig. 2. Using schematic image of parallel to upper end plate,
facet joint orientation was estimated.
Fig. 3. Using schematic image of the pedicle which cross the center, the pedicle axis orientation(a), pedicle isthmus width(b) was estimated.
Fig. 4. Using schematic image of computerized digitizing the mathematic superimposed image, the distance between facet joint and pedicle axis(a), distance between lateral end of facet and pedicle axis(b), pedicle axis(c) was estimated.
비후로 인해 돌기의 외연이 척추경 중심축보다 외측 에 위치 하였다(Table 5)(Fig. 4).
고 찰
척추경 나사못 고정술은 요추부의 단단한 고정에 가장 효과적인 기구이며, 분절간 고정을 시행할 수 있고 척추의 운동축보다 전방에서 작용하여 요추 전 만 유지와 기형의 교정을 손쉽게 할 수 있다1 7 , 1 9 , 2 0 ). 그러나 나사못 삽입시 척추경 주위 조직의 손상으로 인해 드물지만 신경 및 혈관 손상의 합병증을 초래 할 수 있고 또한 척추경 피질골의 손상으로 인해 나 사못 고정력의 감소를 초래할 수 있다. 나사못의 정 확한 삽입을 위해서는 기술적인 전문지식과 척추의 3차원적 해부학 지식이 필요하다.
수술 중 일반 방사선 사진이나 영상증폭장치를 이 용함으로써 정확한 나사못의 위치를 확인 할 수 있 으나 Weinstein 등1 6 )은 사체 실험에서 일반방사선 사 진을 이용한 나사못 위치에 대한 연구에서, 21%에서
정확한 나사못 삽입에 실패하였고, 대부분의 나사못 이 내측으로 삽입되어 척수강 내에 위치하였으며 수 술수기의 숙련도와는 관계가 없다고 하였다. Ferrick 등8 )의 연구에 의하면 일반방사선 사진의 전후면 및 측면사진의 민감도는 73%~83% 이었다고 하였다.
흉요추부 척추경 및 후방구조물의 형태학적 연구 를 통해 안전한 나사못 삽입을 가능하게 하지만, 퇴 행성 병변으로 인한 돌기관절염이 있거나 전방전위 가 있는 경우에는 척추경의 직경이나 돌기관절의 비 후등으로 인한 비정상적인 변형으로 인해 정확한 나 사못의 삽입점의 선택이 어렵다1 , 2 , 4 , 5 , 6 , 9 , 1 1 , 1 4 , 1 5 , 2 1 ). 지금까 지의 연구에 따르면 하부 요추로 갈수록 돌기관절은 관상면(coronal plane)으로 되고, 척추경의 폭과 척추 경의 경사는 증가하며 퇴행성 척추 전방전위증에서 는 정상척추보다 돌기관절은 시상면(saggital palne)에 위치한다고 하였고, 본 연구에서도 관절염군에 비해 시상면으로 위치하였다.
Robertson 등1 2 )은 척추 관절염 환자에서는 척추경 방향의 변화, 퇴행성 전방전위증 환자에서는 돌기관 절과 척추경 축의 변화를 초래한다고 하였으며, 본 연구에서도 척추 전방전위군에서 척추경과 돌기관절 이 정상군보다 시상면으로 위치하였으며, 관절염군에 서도 정상군보다는 시상면으로 향하였으나 통계학적 의의는 없었다.
척추경의 직경이 전방전위증군에서 정상군보다 좁 게 측정되었는데, 이는 정상군(남자 22, 여자 9 )에서 보다 전방전위군(남자 8, 여자 1 8 )에서 여자가 많기 때문이라 생각되고, 여자에서는 남자에서보다 척추경 의 직경 측정값이 작기 때문이라고 생각된다.
- 352 - Table 1. Facet joint orientation(degree)
Level Total NP OA DS
L2 24.8±8.8 22.9±7.9 25.4±9.1 L3 27.3±6.5 26.9±6.6 28.3±6.4 L4 31.5±8.0 30.8±5.8 32.8±8.4
L5 38.3±9.2 38.3±8.2 39.8±8.9 35.6±8.3*
*P<0.05 for comparision OA and DS groups
Table 2. Pedicle axis orientation(degree)
Level Total NP OA DS
L2 14.8±3.7 14.9±3.0 14.7±4.7 L3 17.3±3.8 17.7±7.7 16.8±4.0 L4 19.2±3.0 20.3±2.6 18.4±3.3
L5 24.4±3.9 25.3±4.3 24.0±3.3 23.9±3.6*†
* P<0.05 for OA versus DS groups
† P<0.05 for comparision DS and NP groups
Table 3. Pedicle isthemus width(㎜)
Level Total NP OA DS
L2 08.2±1.2 08.4±1.0 8.1±1.5 L3 10.2±1.8 10.3±1.8 9.9±1.8 L4 12.4±2.2 12.4±1.9 12.3±2.5
L5 16.6±2.9 17.2±2.5 15.9±3.3 14.9±3.0*
* P<0.05 for comparision DS and NP groups
Table 4. Distance between facet joint and pedicle axis(㎜)
Level NP OA DS
L2 7.5±1.9 6.9±2.4
L3 8.4±2.8 8.2±1.9
L4 8.4±2.1 8.4±2.1
L5 8.9±3.7 8.8±2.1 7.9±2.4
Table 5. Distance between lateral surface of facet and pedicle axis(㎜)
Level NP OA DS
L2 2.9±1.8 0.6±1.7
L3 3.3±1.6 1.1±1.8
L4 2.9±2.1 0.6±1.4†
L5 2.9±3.1 1.2±2.1† -0.3±1.4*
*P<0.05 DS versus NP groups
†P<0.05 for comparision NP and OA groups
생역학적 연구에서 추간판의 퇴행성 병변이 있을 때는 척추의 후방구조물에 힘의 부하가 증가하게 되 는데, 대부분의 경우 돌기 관절염보다는 추간판의 퇴 행성 변화가 먼저 일어나므로 후방관절염은 증가된 힘의 부하에 의해 생긴다고 생각되고, 증가된 힘이 척추경의 골구조를 변화시킨다고 생각된다1 8 ). 제 4요 추의 퇴행성 전방전위증에서는 후방구조물의 해부학 적 형태에 많은 변화를 초래하여, 척추경축과 삽입점 과의 관계를 명확히 알 수 없어 척추경 내측벽의 손 상을 잘 초래할 수 있는데, 이러한 위험인자들은 많 은 예가 여자에서 발생함으로 골다공증과 작은 척추 경 때문에 더욱 위험이 증가하는 것으로 생각된다.
하부요추는 병변의 진행정도에 따라 후방구조물의 해부학적 변화가 심하므로, 어떤 일정한 삽입점을 지 적하기는 어렵지만 지금까지 많이 사용되어왔던 R o y - C a m i l l e1 3 )의 직진형(straight ahead) 방법이나 M a r g e l
등1 0 )의 전내방 접근 방법에서의 삽입점 선정은 실제
적으로 이상적인 척추경의 중심축보다는 내측에 위치 한다.
요약 및 결론
전산화 단층 촬영상 및 컴퓨터 그래픽을 이용한 척추경 나사 및 삽입점에 대한 연구에서
1) 척추경의 방향은 내측으로 제 2, 3요추 약 1 5도, 제 4요추 2 0도, 제 5요추 2 5도였고 전방전위 군에서 는 정상군보다 약 2도 외측으로 향하였다.
2) 척추경 횡 직경은 제 2요추 약 8㎜에서 제 5요 추 약 1 6㎜로 점차 증가됨을 보여 지금까지 사용되 고 있는 나사못 삽입 에는 큰 문제가 없음을 보여주 었다.
3) 돌기관절의 방향은 하부 요추로 갈수록 관상면 을 향하였으나 통계학적인 의의는 없었다.
4) 이상적인 나사못의 삽입지점은 돌기관절 외측단 을 중심으로 정상군에서는 3㎜ 외측에 위치 하였고 관절염군에서는 0 . 5 ~ 1㎜ 내측에, 전방전위군에서는 0 . 3㎜ 내측에 위치하였다.
이상의 결과를 종합해 보면, 척추경의 직경이나 방 향은 환자의 요추부 병변의 정도에 따라 변화가 심하 고 돌기관절이나 상돌기관절도 변화를 일으킬 수 있 으므로, 어느 일정한 해부학적 지표를 선택하여 나사 못 삽입점으로 이용하는 것 보다는 전산화 단층 촬영 등을 통해 척추경의 모양이나 해부학적 변화를 잘 관 찰하여 정확한 삽입점 선택이 중요하다고 사료된다.
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연구 계획 : 전산화 단층 촬영상을 이용한 하부요추의 나사못 삽입점에 대한 후향적 연구조사
목적 : 본 연구의 목적은 하부요추에서 정상, 돌기 관절염, 퇴행성 전방 전위증 환자군으로 구분하여 각각에서 돌기 관절과 척추경 중심축과의 관계를 토대로 이상적인 나사못의 삽입점을 찾고자 하는데 있다.
대상 및 방법 : 총 9 8명의 환자의 제 2, 3, 4, 5요추를 대상으로 하였으며 각 추체에 대해 정상, 돌기 관절염, 퇴행성 관절염군으로 분류 하였다. 각 추체의 전산화 단층 촬영상에서 척추경의 중앙을 지나고 양측 척추경의 크기가 가장 크게 나타나는 대칭인 축성상과, 각 추체의 상연에 평행하고 돌기관절이 가장 잘보이는 축성상을 컴퓨터에 입력한 후 두 개의 영상을 겹쳤다. 위의 세 영상을 이용하여 돌기관절 방향, 척추경의 방향과 척추경 협부의 직경, 척추경 중심축과 돌기관절 외측단과의 거리와 상관절 외측과 척추경 중심축과의 거리를 측정하였다.
결과 : 이상적인 나사못의 삽입지점은 돌기관절 외측단을 중심으로, 정상군에서는 3㎜ 외측에 위치하였고 , 관절염 군에서는 0 . 5 ~ 1㎜ 내측에, 전방전위군에서는 0 . 3㎜ 내측에 위치하였다.
결론 : 척추경의 직경이나 방향은 환자의 요추부 병변의 정도에 따라 변화가 심하고 특히 후돌기관절의 변화를 일 으킬 수 있으므로 어느 일정한 해부학적 지표를 선택하여 나사못 삽입점으로 이용하는 것 보다는 술전 전산화 단 층 촬영 등을 통해 척추경의 모양이나 해부학적 변화를 잘 관찰하여 정확한 삽입점의 선택이 중요하다고 사료된다.
색인단어 : 요추, 삽입점, 척추경 나사못 국 문 초 록
※ 통신저자 : 박 희 전
강원도 원주시 일산동 162
연세대학교 원주의과대학 정형외과학교실
Tel : 82-2-371-741-1352, Fax : 82-2-741-1358, E-mail : par73@wonju.yonsei.ac.kr 15) Weinstein JN, Rydevik BL and Rauschning W : Anato-
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