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통신저자：송 은 규
519-809, 전남 화순군 화순읍 일심리 160 화순전남대학교병원 정형외과
TEL: 061-379-7676, FAX: 061-379-7681 E-mail: [email protected]
불안정성이 없는 슬관절과 전방십자인대 손상 슬관절에서 네비게이션을 이용한 슬관절 전후방 및 회전 안전성에 관한 생체 비교 연구
화순전남대병원 관절센터
박상진ㆍ송은규ㆍ선종근ㆍ허창익ㆍ박기헌
Comparative Study of the In Vivo Stability between a Stable Knee and an Anterior Cruciate Ligament Injured Knee with Using a
Navigation System
Sang Jin Park, M.D., Eun Kyoo Song, M.D., Jong Keun Seon, M.D., Chang Ich Hur, M.D. and Gi Heon Park, M.D.
Department of Orthopedics, Center for Joint Disease, Chonnam National University Hwasun Hospital, Hwasun, Korea
Purpose: We compared the anteroposterior translation and the internal-external rotation of the tibia in stable knees without an anterior cruciate ligament (ACL) injury with those of ACL injured knees by using a navigation system and we report the objective data.
Materials and Methods: Forty-four patients who were treated for a meniscal tear without ACL injury were allocated to the stable group, and 41 patients were allocated to the ACL injury group. The anteroposterior displacement and the rotation of the knees were measured in 0, 30, 60 and 90 degrees of flexion with using the OrthopilotⓇ navigation system.
Results: The mean total rotation values were 18.8o±4.5o, 31.4o±4.2o, 30.1o±5.1o and 29.2o±5.9o at 0, 30, 60 and 90 degrees of flexion, respectively, in the stable group and 22.7o±6.9o, 37.6o±5.8o, 34.0o±9.4o and 31.8o±8.8o at 0, 30, 60 and 90 degrees of flexion, respectively, in the ACL injury group.
Conclusion: The quantitative values for anteroposterior translation and rotations of stable and ACL injured knee were obtained using a navigation system.
Key Words: Knee, Stability measurement, Navigation system
서 론
슬관절의 안정성 정도에 대한 임상평가 해석은 시행하 는 검사자들마다 다양할 수가 있어 지속적인 논란의 여지
가 있다
12). 슬관절 안정성 정도에 대해 정확한 정량화 값 은 슬관절 부위 인대 손상 진단, 인대 재건 술 후 평가, 여 러 치료 방법에 따른 비교 연구 등에서 중요한 자료로 사 용될 수 있다
5). 이제까지 슬관절 전후방 안정성을 수량화 하기 위한 다양한 슬관절계(arthrometer)가 개발되고 있
으며
1,2,4,8,14), KT-1000 혹은 2000 슬관절계를 이용한 전후
방 안정성 검사가 가장 많이 사용되고 있다.
현재까지 KT-1000 혹은 2000 슬관절계를 이용하여 정
상인과 전방십자인대 손상 환자에서 슬관절의 전후방 안
Fig. 1. Registration for the navigation was made on tibial tuberosity (A), distal 1/3 of anterior tibial crest (B), medial tibial plateau (C) and lateral tibial plateau (D).
정성을 비교한 연구가 주로 보고되고 있으며, 최근에 in vitro상에서 슬관절 굴곡 정도에 따라 회전 안정성 측정에 관한 연구가 보고되고 있다. 하지만 여러 굴곡 각도에 따 른 전후방 및 회전 안정성에 대한 생체 내 연구는 거의 없 는 실정이다. 이에 저자들은 네비게이션 시스템을 이용하 여 불안전성이 없는 슬관절과 전방십자인대 손상 슬관절 에서 전후방 및 회전 안정성에 대한 생체 내 비교 연구를 통해 각 군에서의 객관적인 값을 확인해보고자 하였다.
대상 및 방법
2007년 3월부터 2008년 2월까지 본원에서 반월상 연골 손상으로 관절경 수술을 시행받은 환자 중 술 전 환자의 동의를 얻을 수 있었던 환자를 대상으로 하였으며, 술 전 방사선 소견상 슬관절에 퇴행성 변화가 관찰되거나, 이학 적 검사 및 자기 공명 촬영과 관절경 소견상 슬관절 인대 손상이 동반된 환자를 제외한 44명의 환자를 불안정성이 없는 슬관절(Group A)로 정의하였다. 또한 전방십자인대 손상으로 3개월 이내에 관절경을 통한 재건술을 시행받은 급성 전방십자인대손상 환자를 대상으로 하였으며, 술 전 방사선 소견상 슬관절에 퇴행성 변화가 관찰되거나, 이학
적 검사 및 자기 공명 촬영과 관절경 소견상 반월상 연골 손상, 부분 전방십자인대 손상, 후방십자인대 손상 및 내‧ 외측측부인대 손상이 동반된 환자를 제외한 41명의 환자를 전방십자인대 손상 슬관절(Group B)로 정의하였 다. Group B의 손상의 원인으로는 스포츠 손상이 31명 (75.6%)으로 가장 많았으며, 넘어지면서 발생한 경우가 6명 (14.6%), 교통사고 3명(7.3%), 알 수 없는 경우가 1명 (2.4%)이었다. 스포츠 손상 중에서는 축구가 17명(41.5%) 으로 가장 많았으며 그 외에 씨름, 줄넘기, 스키, 태권도, 야구, 조깅순이었다. Group A는 남자 31명, 여자 13명이 었고 나이는 평균 36.8세(범위: 16∼57세)이었다. Group B는 남자는 31명, 여자는 10명이었고 나이는 평균 34.5세 (범위: 17∼64세)이었다.
검사기계는 네비게이션 시스템(Orthopilot
Ⓡ, Aesculap,
Tuttlingen, Germany)을 이용하였다. 검사방법은 먼저 경
골의 근위 경골결절 내측 하방과 대퇴골 내과에 네비게이
션 표지자를 장착하였으며 관절외 해부학적 지표
(extraarticular landmark)를 등록하였다. 경골의 수직축을
결정하기 위하여 경골결절과 전방 경골 능선의 원위 1/3
지점을 등록하고, 수평축을 결정하기 위하여 경골의 내측
및 외측 고평부를 등록 후(Fig. 1), 0도에서 90도까지 관
Fig. 2. Acquisition of leg data in 0, 30, 60 and 90 degrees of flexion position respectively.
Table 1. Results of the Anterior Displacement of Stable Knee and ACL Injured Knee using Navigation System at Each Degree
Stable knee ACL injuried knee p-value 0
30 60 90
3.6±2.0 mm 6.7±2.7 mm 6.0±2.4 mm 4.7±1.8 mm
6.8±3.6 mm 14.7±3.5 mm 11.9±4.6 mm 8.5±4.0 mm
0.000 0.000 0.000 0.000
절운동범위를 등록하였다. 전후방 및 회전 불안정성 검사
는 한 명의 술자가 최대 장력을 사용하여 관절경 수술 전 에 먼저 시행하였으며, 다른 보조의사가 대퇴부를 고정하 여 경골의 안정성이 유지되고, 일정한 각도가 유지되는 상 태에서 시행하였다. 먼저 0도 슬관절 굴곡위에서 최대 후 방전위를 측정한 후 최대 전방전위를 측정하였으며 이 두 값의 합을 최대 전후방전위로 정의하였다. 이후 최대 내회 전과 외회전 정도를 검사하였고 이 두 값의 합을 최대 총 회전 값으로 정의하였다(Fig. 2). 이후 30도, 60도 및 90 도 슬관절 굴곡위에서 같은 순서와 방법으로 검사를 시행 하였다. 특히 급성 전방십자인대 손상 슬관절(Group B)군 의 검사 시 경골의 전방 아탈구를 중력을 이용하여 가능 한 정복시킨 후에 최대 후방전위를 검사하였다.
통계분석은 SPSS 12.0 프로그램을 사용하여 일원배치 분산분석, t-test 및 Pearson의 상관관계분석을 이용하였고 유의수준은 p＜0.05로 하였다.
결 과
Group A에서 평균 전방전위는 0, 30, 60, 90도 슬관절 굴곡하에서 각각 3.6±2.0 mm, 6.7±2.7 mm, 6.0±2.4 mm와 4.7±1.8 mm를 보였으며, Group B에서는 각각
6.8±3.6 mm, 14.7±3.5 mm, 11.9±4.6 mm와 8.5±4.0 mm보였다(Table 1). 평균 전방전위 값은 Group B에서 Group A보다 모든 슬관절 굴곡 위에서 통계적 의의 있게 큰 값을 얻을 수 있었다(p＜0.05). Group A 및 Group B 모두 슬관절 30도 굴곡 위에서 다른 슬관절 굴곡위보다 가장 큰 전방전위 값을 보였으며, Group A와 B 사이의 전방전위 값의 차이는 슬관절 30도 굴곡위에서 8.0±0.6 mm로 다른 슬관절 굴곡위에 비해 가장 큰 값을 보였다(p
＜0.05). 이는 전방십자인대 손상이 있을 때 Lachman test 가 기존의 전방전위검사보다 더 민감한 신체검사임을 나 타내는 결과이다. 또한 슬관절 30도 굴곡 위에서 전방 전 위값이 10 mm 이상일 경우 민감도 92.7%, 특이도 90.9%
로 전방십자인대 손상을 진단할 수 있었다.
Table 2. Results of the Posterior Displacement of Stable Knee and ACL Injured Knee using Navigation System at Each Degree
Stable knee ACL injuried knee p-value 0
30 60 90
2.1±0.8 mm 2.4±0.8 mm 2.1±0.6 mm 2.2±0.9 mm
2.2±1.1 mm 2.5±1.3 mm 2.4±0.8 mm 2.5±0.9 mm
0.681 0.496 0.137 0.271
Table 3. Results of the Rotation of Stable Knee and ACL Injured Knee using Navigation System at Each Degree
Stable knee ACL injuried knee p-value 0
30 60 90
18.8o±4.5o 31.4o±4.2o 30.1o±5.1o 29.2o±5.9o
22.7o±6.9o 37.6o±5.8o 34.0o±9.4o 31.8o±8.8o
0.006 0.000 0.028 0.143
Group A에서 평균 후방전위는 0, 30, 60, 90도 슬관절 굴곡하에서 각각 2.1±0.8 mm, 2.4±0.8 mm, 2.1±0.6 mm와 2.2±0.9 mm를 보였고, Group B에서는 각각 2.2±1.1 mm, 2.5±1.3 mm, 2.4±0.8 mm와 2.5±0.9 mm를 보였으며(Table 2), 모든 각도에서 통계학적 차이 를 보이지 않았다.
회전 안정성의 평가는 전방십자인대 손상 시 전방십자 인대의 기능에 의해 경골이 보다 내회전되어 있는 상태가 중립위로 설정되어 실제와는 다른 결과를 보일 수 있으므 로 내회전 및 외회전 값을 합산한 총 회전 값으로 회전 안 정성을 판단하였다. Group A에서는 각각 18.8
o±4.5
o, 31.4
o±4.2
o, 30.1
o±5.1
oand 29.2
o±5.9
o를 보였고, Group B에서 각각 22.7
o±6.9
o, 37.6
o±5.8
o, 34.0
o±9.4
o, 31.8
o±8.8
o를 보였다(Table 3). 모든 슬관절 굴곡위에서 Group B에서 Group A보다 더 큰 값을 보였으며 슬관절 0도, 30도, 60도 굴곡위에서 통계적 차이를 보였다(p
＜0.05). 슬관절 30도 굴곡위에서 총회전 값이 34도 이상 일 경우 민감도 76.9%, 특이도 70.4%로 전방십자인대 손 상을 진단할 수 있었다.
고 찰
슬관절의 전후방 이완(anteroposterior laxity)은 전후방 십자인대의 불안정을 평가하기 위한 중요한 척도이다
9). 전후방 이완을 측정하기 위해서 다양한 슬관절계가 개발 되었으며, 측면간 차이(side to side difference)를 보는 것 이 보다 정확한 것으로 여겨지고 있다
1,2,4,8,14). 슬관절의 전 후방 안정성에 대한 연구를 보면 KT-1000 혹은 2000 슬 관절계를 가장 많이 사용하고 있는데, 이는 비침습적이고, 일반검사실에서 사용가능하며, 조작이 쉽다는 장점이 있 어 널리 활용되고 있다
9). 현재까지의 정상 슬관절의 안정
성에 대한 연구는 KT-1000 슬관절계를 이용하여 주로 전 후방 안정성에 관한 것이며, KT-1000 슬관절계의 신뢰도 와 재현성은 여러 저자들에 의해 서로 다른 결과를 보고 하고 있다
1-3,7-9,16-18,20,22). Daniel 등
4)에 의하면 정상군 92%
는 양측 이완 차이가 2 mm 미만이고, 단측 전방 십자인 대 손상군 96%에서 양측 이완 차이가 2 mm 이상임을 보 고한 반면, Forster 등
5)은 KT-1000 슬관절계의 신뢰도와 재현성, 단측 전방십자인대 손상환자 전방전위의 객관적 인 측정을 입증하지 못했다.
우리 연구에서는 인공관절에서 정확한 생리적 하지 정 렬을 얻을 수 있는 네비게이션 시스템을 이용하여 정상 성인의 슬관절의 안정성에 대한 연구를 시행하였으며, 수 기검사 중 모든 검사는 한 명의 술자에 의해서 시행하여 검사자간의 차이를 최소화할 수 있도록 노력하였다.
Daniel 등
3)에 의한 연구에 의하면 89 N의 힘을 주었을 경
우 30도 굴곡 시에 정상 슬관절에서는 7.4 mm의 전위가
전방십자인대 손상군에서는 13 mm로 증가하였고, 하지만
정상인에서 3 mm에서 13.5 mm까지 넓은 범위를 가져 양
측의 비교에 의한 차이가 더 중요하다 하였으며 평균 차
이는 0.8 mm로 좁은 범위로 유지된다고 하였다. Lerat 등
10)은 슬관절에 9 kg 하중를 가한 후 방사선 촬영을 하여 전
방전위 값을 측정하였고, 내측 구획을 기준으로 할 경우
2.1 mm에서 전방 십자인대 손상이 있을 경우 10.4 mm로
증가하였고, 외측 구획을 기준으로 할 경우 10.5 mm에서
전방십자인대 손상이 있을 경우 18.5 mm로 전방 전위값
이 증가하였다. 본 연구에서도 다른 연구와 유사하게 불안
정성이 없는 슬관절에서 전방 전위값은 평균 6.7 mm, 전
방십자인대 손상 슬관절에서 14.7 mm으로 이전의 Daniel
study와 비슷한 값이며, Lerat 등
10)이 측정한 내측과 외측
구획 값의 중간 값으로 다른 연구들과 비슷한 값을 보여
주었다. 또한 30도 슬관절 굴곡위에서 불안정성이 없는
슬관절의 전방 전위값이 약 7 mm를, 전방십자인대 손상 슬관절에서는 약 15 mm를 보여 전방 전위값이 10 mm 이상일 경우 민감도 92.7%, 특이도 90.9%로 전방십자인대 손상을 진단할 수 있었다. 이러한 결과는 임상적으로 Lachman test의 grade I은 정상 슬관절에서도 흔히 관찰 될 수 있고, Lachman test의 grade III는 이학적 검사만으 로도 거의 확실히 전방십자인대 손상을 진단할 수 있으며, Lachman test의 grade II는 보다 추가적인 검사가 필요함 을 보여주었다.
본 연구에서 후방전위 값은 불안정성이 없는 슬관절과 전방십자인대 손상 슬관절 모두에서 약 2∼2.5 mm를 보 여 후방 불안정성이 없는 슬관절의 이완 정도를 알 수 있 었다. 이러한 결과는 Steiner 등
20)의 약 2∼4 mm의 후방 이완 정도와 유사한 결과를 얻었다.
한편 회전 안정성에 관한 연구를 살펴보면, 대부분 ca- daveric study였으며
6,15,21), 내회전 이완은 슬관절 굴곡 시 20도와 40도에서 가장 크고
11,13,19), 외회전 이완은 슬관절 굴곡 30도와 40도에서 가장 큼을 보고하고 있다
6). 또한 Freddie
6)은 내회전 및 외회전 이완은 슬관절 굴곡위 20∼
25도 사이에서 가장 크다고 보고하였다. 본 연구에서도 역시 총회전 값은 슬관절 0도 굴곡 시 유의하게 작으며, 외회전은 30도에서 유의하게 증가하는 것으로 나타나 다 른 연구와 유사한 결과를 관찰할 수 있었다.
본 연구의 제한점으로는 술자에 의해 가해지는 힘이 동 일하지 않을 수 있다는 점, 네비게이션 시스템 표지자 장 착을 위해 경골과 대퇴골에 핀을 삽입하는 침습적 술기가 사용되므로 환자의 정상측을 대조군으로 이용하지 못하고 반월상 연골 손상이 있는 환자를 대조군으로 사용한 점과 비교적 적은 수를 대상으로 한 임상결과라는 점을 지적할 수 있다. 또한 정상 슬관절이나 전방십자인대 손상환자의 진단 및 술 전 및 술 후 평가에 있어 네비게이션을 이용한 본 연구의 결과를 이용할 수는 없으나 최근 인공관절 및 슬관절 인대 재건술에서 정확성이 입증된 네비게이션 시 스템을 이용하여 생체 내에서 정상 및 전방십자인대 손상 슬관절의 굴곡각도에 따른 전후방 및 회전 안정성을 연구 하여 슬관절 연구의 기본 자료를 제시하였다는 점에서 의 의가 있을 것으로 사료된다.
결 론
불안정성이 없는 슬관절과 전방십자인대 손상 슬관절에 서 네비게이션 시스템을 이용하여 슬관절의 전후방 및 회 전 안정성 정도를 정량화 값으로 얻을 수 있었으며 이러 한 기본 자료는 손상된 인대에 의한 불안정성에 대한 연 구의 중요한 자료가 된다.
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= 국문초록 =
목적: 불안정성이 없는 슬관절과 전방십자인대 손상 슬관절에서 네비게이션을 이용하여 전후방 및 회전 안정성에 대한 생체 내 비교 연구를 통해 각 군에서의 객관적인 값을 확인해 보고자 하였다.
대상 및 방법: 반월상 연골 손상으로 수술을 시행 받은 환자 중, 퇴행성 변화가 관찰되거나, 인대손상이 동반된 환자를 제외한 44명의 환자(Group A)와 전방십자인대 손상으로 재건술을 시행 받은 환자 중, 퇴행성 변화가 관찰되거나, 반월상 연골, 부분 전방십자인대, 후방십자인대, 내 ‧ 외측측부인대 손상이 동반된 환자를 제외한 41명의 환자(Group B)를 대상으로 네비게이션을 이용하여 슬관절 굴곡 0, 30, 60, 90도 각각에서 전후방 전위와 회전 안정성을 검사하였다.
결과: 평균 총 회전값은 Group A에서는 각각 18.8o, 31.4o, 30.1o와 29.2o를 보였고, Group B에서 각각 22.7o, 37.6o, 34.0o와 31.8o를 보였다.
결론: 네비게이션을 이용하여 불안정성이 없는 슬관절과 전방십자인대 손상 슬관절에서 슬관절 전후방 및 회전 안정성 정도를 정량화한 값들을 얻을 수 있었다.
색인 단어: 슬관절, 안정성 측정, 네비게이션 시스템
