자가 장골 피질 골판과 파쇄 해면골 이식을 이용한 근위 대퇴골 결손 재건
- 교합나사 고정형 대퇴 스템을 사용한 고관절 재치환술에서의 유용성-
서울대학교 의과대학 정형외과학교실
유정준・김종원・구경회・윤강섭・김영민・김희중
목 적: 본 연구에서는 교합나사 고정형 대퇴 스템을 사용한 인공 고관절 재치환술에서 대퇴골 근위부 골결손을 자가 장골 피질 골판과 파쇄 해면골 이식으로 재건한 결과를 분석하고자 하였다.
대상 및 방법: 1997년 1 1월부터 1 9 9 9년 7월 사이 교합나사 고정형 대퇴 스템을 사용하여 인공 고관절 재치환술 을 시행할 때 자가 장골의 한쪽 피질 골판과 파쇄 해면골 이식을 시행한 환자 중, 4년 이상 추시가 가능하였던 6 4명 6 6례를 대상으로 하여 술 후 방사선학적 소견과 임상 소견을 추시 관찰하였다.
결 과: Harris 고관절 점수는 수술 전 평균 6 1점에서 최종 추시 시 평균 8 8점으로 호전되었다. 방사선학적 소견 상, 대퇴골 골 결손부에 이식하였던 자가 장골 피질 골판과 파쇄 해면골은 평균 4 . 7개월에 유합되기 시작하였고 모 든 례에서 유합되었으며 평균 1 8개월에 고질화가 관찰되었다. 최종 추시 시 모든 대퇴 스템은 골성 고정 상태를 보 였고, 대퇴 스템이나 비구 컵 주위로 골용해 소견은 관찰되지 않았으며 방사선학적 해리 소견을 보였던 례도 없었다.
결 론: 인공 고관절 재치환술시 교합나사 고정형 대퇴 스템으로 일차적인 초기 고정을 얻으면서 대퇴 근위부 골 결손을 자가 장골 피질 골판과 파쇄 해면골로 재건한 결과는 만족스러웠다.
색인 단어: 고관절, 대퇴골 골 결손, 고관절 재치환술, 자가골 이식, 피질 골판, 파쇄 해면골
Reconstruction of Proximal Femoral Bone Defect using Autogenous Unicortical Iliac Bone Plate and Morcellized
Cancellous Auto- and Allografts
- Usefulness in the Revision Total Hip Arthroplasty with an Interlocking Revision Stem -
Jeong Joon Yoo, M.D., Jong Won Kim, M.D., Kyung-Hoi Koo, M.D., Kang Sup Yoon, M.D., Young-Min Kim, M.D., Hee Joong Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea
* Address for Correspondence : Hee Joong Kim, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Seoul National University Hospital, 28 Yongondong, Chongnogu, Seoul, 110-744, Korea
Tel : 82-2-760-2970, Fax : 82-2-3672-7448, E-mail : [email protected]
서 론
인공 고관절을 재치환할 때, 대퇴골의 근위부 골 질이 결손된 상황을 흔히 접하게 된다. 이는 골 용 해나 응력 차단, 또는 대퇴 스템의 해리로 인한 변 화내지는 기존에 삽입되어 있던 대퇴 스템을 제거하 는 과정에 골질이 손상되어 발생하며, 이러한 골 결 손에 대한 적절한 재건법이 재치환술에서는 매우 중 요하다3 ). 일반적으로, 인공 고관절 재치환술 시 대 퇴 근위부 골 결손에 대해 대퇴거 치환 스템을 사용 하거나 동종골 골괴를 사용하거나 혹은 금속망으로 둘러싼 후 파쇄 동종골을 감입시키고서 시멘트 고정 형 스템으로 재건하는 방법 등을 사용하고 있다
1 , 4 , 5 , 1 1 , 1 4 , 1 5 )
. 대퇴거 치환 스템을 사용할 경우에는 동 종골 사용에 따른 여러 문제점을 피할 수는 있지만 골질을 회복시키는 술식이 되지 못하여 추후 재재치 환술을 시행할 때에는 더욱 커다란 골 결손을 만나
야 한다4 , 5 , 1 5 ). 심각한 골 결손이 아닌 상황에서 동종
골 골괴를 사용하여 재건할 경우에는 경제적 부담이 크고 감염성 질환에 이환될 위험이 있으면서 숙주골 과 불유합될 가능성과 작은 크기의 동종골을 사용할 경우 이식골이 흡수되어 버릴 가능성이 있다1 , 1 1 ). 한
편, 파쇄 동종골 감입 후 시멘트 고정형 스템으로 재건할 경우에는 스템이 침강할 가능성이 크고, 대 퇴골 골절 확률이 있으며 다량의 동종골이 소모되어 비용 부담이 적지 않다는 단점이 있다1 4 ). 저자들은 1 9 9 5년부터 이러한 대퇴골 근위부의 부분적인 골 결손을 자가 장골의 한쪽 피질 골판과 자가 및 동종 파쇄 해면골을 사용하여 재건하고 있다. 이 연구에 서는 대퇴 원위부 고정형 스템의 일종인 교합나사 고정형 대퇴 스템으로 재치환술을 시행한 환자에서 상기 방법으로 대퇴 근위부를 재건한 례들의 추시 결과를 분석하였다.
연구 대상 및 방법
1. 대상
1 9 9 7년 1 1월부터 1 9 9 9년 7월 사이 교합나사 고정형 대퇴 스템을 사용하여 인공 고관절 재치환술 을 시행할 때 자가 장골의 한쪽 피질 골판과 파쇄 해면골 이식을 시행한 6 6명 6 8례 중, 4년 이상 추 시가 가능하였던 6 4명 6 6례를 연구 대상으로 하였
Purpose: The purpose of this study was to evaluated the results of reconstruction of proximal femoral bone defects by using autogenous unicortical iliac bone plate and morcellized cancellous bone grafts during the revision total hip arthroplasty with an interlocking revision stem.
Materials and Methods: Sixty-six hips in 64 patients undergoing revision between November 1997 and July 1999 were included and followed more than 4 years. Radiological and clinical findings were analyzed.
R e s u l t s: The average Harris hip score improved from 61 to 88. Bone grafts that had been applied to the bone defect area were united in all hips. Radiological union was found at an aver- age 4.7 months, and complete union at an average 18 months. All hips showed radiographic evi- dence of a bone ingrown prosthesis, and no osteolysis and no loosening were noted.
Conclusion: Proximal femoral bone defects were reconstructed satisfactorily by using autoge- nous iliac bone plate and morcellized cancellous bone grafts during the revision total hip arthro- plasty with an interlocking revision stem.
Key Words: Hip, Femoral bone defect, Revision total hip arthroplasty, Autogenous graft,
Cortical bone plate, Morcellized cancellous bone
다. 재치환술시 환자의 평균 연령은 5 2세(최소 2 6 세, 최대 7 8세)였고, 남성이 4 3명, 여성이 2 1명이 었다. 인공 고관절 치환술이 필요하였던 최초의 원 인 질환은 대퇴골두 무혈성 괴사 3 2례, 고관절 감 염 후유증 1 2례, 대퇴 경부 골절 8례, 고관절 퇴행 성 관절염 9례, Legg-Perthes 병 후유증 2례, 강 직성 척추염 2례, 비구 이형성증 1례였다. 재치환 술을 시행하게 된 주된 원인은 6 0례에서 삽입물의 비감염성 해리였고, 그 외에 감염성 해리가 5례, 삽 입물 주위 대퇴골 골절이 1례였다. 처음에 사용된 대퇴 스템은 시멘트형이 1 4례, 무시멘트형이 5 2례 였으며, 60례는 첫 번째 재치환술이었으나 두 번째 였던 경우가 4례, 그리고 세 번째였던 경우도 2례 있었다. 이전 수술 후 재치환술까지의 기간은 평균 1 0 . 2년(최소 2년, 최대 2 0년)이었다. 모든 례에서 재치환술시 대퇴골 근위부에 골 결손이 있었는데 이 를 AAOS 분류에 따라 구분한 결과, 제 1형이 4 례, 제 2형이 2 2례, 제 3형이 3 9례, 제 4형이 1례 였다.
2. 수술 방법 및 술후 처치
재치환술을 시행하기 전에 복와위에서 반대편 장 골의 후 상극 부위에서 5×5 cm 이상 크기의 외측 피질 골판과 해면골 파쇄 골편을 채취하고 동종 해 면골 파쇄골도 준비하였다. 측와위로 자세를 바꾸어 경전자 도달법 내지는 후외측 도달법을 이용하여 재 치환술을 시행하였다. 모든 례에서 무시멘트성 교합 나사 고정형 대퇴 스템( B i C O N T A C T® r e v i s i o n stem, Aesculap AG, Tuttlingen, Germany) 을 사용하여 치환하였고, 비구측은 6 2례에서는 무 시멘트형 비구컵으로, 4례에서는 비구부 강화 환과 시멘트형 비구컵을 사용하여 재건하였다. 대퇴 스템 을 고정한 후, 자가 장골의 한쪽 피질 골판으로 결 손부를 감싸고 1 6게이지 강선으로 고정하여 결손부 를 공동형 결손 형태로 만든 후, 이식 골판과 대퇴 스템 사이의 공동 부위에 자가 및 동종 해면골의 파 쇄 골편을 감입하여 이식하였다(Fig. 1).
모든 례에서 술 후 3주간 현수 고정을 시행하였 고, 3개월간은 부분 체중 부하를 하였으며 술 후 6
개월이 경과한 후에야 전 체중 부하를 허락하였다.
3. 추시 및 분석
수술 후 6주, 3개월, 6개월, 1년, 이후 1년마다 진찰과 단순 방사선 사진 촬영을 시행하였다. 단순 방사선 전후면 사진과 측면 사진에서 이식 골의 흡 수 정도를 백분율로 표시하였고, 추시 기간 중에 이 식골과 숙주골 사이에 골 가교가 지나가는 것 ( b r i d g i n g )이 접촉면의 반 이상에서 관찰될 때를 골유합이 된 시기로 보았으며, 방사선 사진 상 이식 골과 숙주골의 접촉면을 구별할 수 없을 때를 이식 골의 고질화 시기로 보았고, 이식골 내의 망상화 (trabeculation) 여부도 관찰하였다8 , 1 0 ).
최종 추시 시 대퇴골의 응력 차단 정도는 E n g h 등의 방법에 의해 분석하였고9 ), 제 2도 이상의 응력 차단만을 관찰하였으며 근위 대퇴골 내측이 원형 마 모(round off)되는 소견은 대퇴 거나 이식골의 재 형성 과정으로 이해하였고 응력 차단으로 간주하지 않았다. 추시 기간 중 대퇴 스템이나 비구 컵 주위 골용해의 발생 여부를 관찰하였고 스템의 고정 상태 도 분석하였다. 주위에 2 mm 이상의 방사선 투과 음영이 있거나 5 mm 이상의 수직 침강이 있는 대 퇴 스템이나 2 mm 이상 이동이 있거나 3도 이상 각변형이 있거나 2 mm 이상의 방사선 투과 음영 이 있는 비구 컵은 방사선적으로 해리된 것으로 간 주하였다.
수술 전후의 임상적 기능 평가는 수술 직전과 최 종 추시 시의 Harris 고관절 점수를 사용하였다1 2 ).
결 과
임상적으로 Harris 고관절 점수는 수술 전 평균 6 1점(최소 4 5점, 최대 8 8점)에서 최종 추시 시 평 균 8 8점(최소 7 4점, 최대 9 5점)으로 유의한 향상 을 보였다(p<0.05).
방사선학적 소견 상, 대퇴골 골 결손부에 이식하 였던 자가 장골 피질골과 파쇄 해면골은 모든 례에 서 유합되었다. 이식 골은 평균 4 . 7개월(최소 3개 월, 최대 9개월)에 숙주골과 유합되기 시작하였고
평균 1 8개월(최소 1 2개월, 최대 3 1개월)에 고질화 가 관찰되었다. 이식골의 망상화 변화는 7례( 1 1 % ) 에서 평균 2 2개월(최소 1 2개월, 최대 3 6개월)에 관찰되었다. 이식골의 흡수가 2 5례( 4 0 % )에서 관찰 되었는데, 25% 미만으로 흡수된 경우가 1 9례( 2 5 례 중 7 6 % )로 대부분을 차지하였다. 25% 이상 흡 수된 경우는 6례( 2 5례 중 24%) 있었지만, 이식골 의 50% 이상이 흡수된 경우는 추시 기간 중 1례도 없었다. 이식 골의 흡수가 발생한 경우는 모두 수술 후 1년 내에 시작되었으며, 수술 후 1년 이후에는 방사선학적으로 더 이상 진행하지 않았다(Fig. 2).
대퇴골 근위부 내측의 원형 마모(round off)는 4 1례( 6 5 % )에서 관찰되었고 경미한 제 2도 응력 차단은 7례( 1 1 % )에서 발생하였으나, 제 3도 이상 의 심각한 응력 차단은 1례에서도 관찰되지 않았다.
최종 추시 시 모든 대퇴 스템은 골성 고정 상태를
보였고, 대퇴 스템이나 비구 컵 주위로 골용해 소견 은 관찰되지 않았으며 방사선학적 해리 소견을 보였 던 례도 없었다.
합병증으로 술 후 4년 3개월에 감염이 원인이 되 어 삽입물을 제거한 례가 1례 있었다. 대퇴 스템 삽 입 과정에서 대퇴골에 선상 골절이 발생하여 강선 고정한 례가 1 1례 있었으며 모두 6개월 이내에 유 합되었고 추시 중 재골절이나 통증 등의 문제는 발 생하지 않았다. 비구측 재건 과정 중 외 장골 정맥 이 손상되어 정맥 이식술이 필요하였던 경우가 1례 있었다. 이외에 대퇴 전자부 절골술을 시행하였던 5 6례 중 4례에서 대퇴 전자부 불유합이 발생하였고 이식골 공여부의 동통이 6개월 이상 지속된 경우가 5례, 인공 관절 후방 탈구가 1례, 대퇴신경 마비가 1례 있었다. 추시 기간 중 이식골의 골절이나 불유 합은 1례도 없었다.
Fig. 1. The reconstruction of a bone defect in the proxi- mal femur. A. Type III combined segmental and cavitary femoral bone defect is observed after inserting the interlocking revision stem. B . Morcellized cancellous autografts and allografts are applied to the bone defect (arrow). C. T h e autogenous unicortical bone plate is held to the bone defect by 16 gauge steel wires and the gap between the bone defect and the cortical autograft is filled with the morcellized cancellous autografts and allografts (arrow).
C
A B
고 찰
인공 고관절 치환술 후 시간이 경과함에 따라 골 용해, 삽입물 해리, 감염, 반복 탈구나 삽입물 주위 골절 등 여러 가지 원인으로 재치환술이 필요한 경 우가 증가하고 있다. 이러한 재치환술 시에는 거의 대부분의 경우 대퇴골 근위부의 골 결손을 접하게 되는데 이러한 골 결손을 적절히 재건하여 견고히 대퇴 스템을 삽입, 고정하는 것이 재치환술 성공의 관건이 된다. 특히, 대퇴골 근위부 내측과 전후방에 걸쳐 생기는 골 결손은 주로 골 용해에 의해 발생하 는 것으로, 처음에는 공동형 결손으로 시작하다가 시간이 경과하면서 피질골까지 부분적으로 소실되거
나 수술 중 기존의 삽입물 제거 과정 중 얇아진 피 질골이 손상되면서 결국에는 분절형 부분 결손과 공 동형 결손이 복합된 형태를 남기게 된다6 ).
이러한 근위부 골 결손은 대개의 경우, 대퇴거 치 환 스템을 사용하거나 동종골 골괴를 사용하여 재건 하며, 술자에 따라 금속망으로 둘러싼 후 파쇄 동종 골을 감입시키고서 시멘트 고정형 스템으로 재건하 는 방법 등을 사용하고 있다1 , 4 , 5 , 1 1 , 1 4 , 1 5 ). 대퇴거 치환 스템은 비교적 손쉬운 방법이겠으나4 , 5 ), 골질을 회복 시키지 못하여 특히 환자의 나이가 젊은 경우는 추 후 재재치환술 시 더욱 심각한 결손이 예상되므로 보다 적극적으로 골 결손을 재건해 주는 것이 바람 직하다고 사료된다. 동종골 골괴로 재건하는 방법은 골질 회복에 기여하기에 주로 시행되고 있으나, 5 Fig. 2. Reconstruction of proximal femoral bone defect by using autogenous unicortical iliac bone plate and morcel- lized cancellous bone grafts during the revision total hip arthroplasty with an interlocking revision stem. A. A woman underwent a total hip arthroplasty with cementless femoral and acetabular components at the age of 43 years. Eight years after the initial total hip arthroplasty, the anteroposterior radiograph shows an wear and osteolysis involving the acetabulum and proximal femur. B. Immediate postoperative radiograph shows a cementless revision total hip arthroplasty performed with a distal interlocking femoral stem. The proximal femoral bone defect was reconstructed using autogenous unicortical iliac bone plate and morcellized cancel- lous bone grafts (arrow). C. Radiograph made 4 years and 5 months after the revision. The grafted bone was well-united and indistinguishable from host bone. It was evident that 40% of proximal grafted bone had been absorbed (arrow). No evidence of osteolysis and loosening was observed.
A B C
cm 이상 길이의 심각한 골 결손이 아닌 상황에서 동종골 골괴를 사용하면 경제적 부담이 크고 수술 수기가 복잡해지고 감염성 질환에 이환될 위험이 있 으면서 유합 기간이 오래 소요되고 유합률이 낮고 유합이 이루어지더라도 추후 흡수되거나 골절될 위 험이 크다1 , 1 1 ). 한편, 파쇄 동종골 감입 후 시멘트 고정형 스템으로 재건할 경우에는 스템이 침강할 가 능성이 크고, 대퇴골이 골절되는 합병증이 가능하며 다량의 동종골이 소모되어 비용 부담이 크다1 4 ). 이 에 저자들은 1 9 9 5년부터 5 cm 이하 정도의 대퇴 골 근위부 골결손에 대해서는 자가 장골 피질 골판 으로 결손부를 감싼 후, 스템과 피질 골판 사이의 공동형 결손부에는 자가 해면골과 동종 해면골을 파 쇄하여 채워 넣는 술식으로 재건을 시도하고 있다.
본 연구의 결과, 대퇴골 골 결손부에 이식하였던 자가 장골 피질골과 파쇄 해면골은 모든 례에서 유 합되었으며, 유합이 평균 4 . 7개월, 고질화가 평균 1 8개월이 소요되었고, 이식골의 망상화 변화는 1 1 %인 7례에서 평균 2 2개월에 관찰되었다.
Emerson 등이 동종 피질골 이식을 한 후, 유합에 는 평균 8 . 4개월, 완전 가교 형성에는 1 2 . 5개월이 소요되었고, 전체 유합율은 9 6 . 9 %이며, 이식골 망 상화 변화는 평균 2 6 . 8개월에 2 2 %에서 나타났다 는 보고와 비교할 때8 ), 본 술자가 사용한 술식이 동 종골 이식보다 유합율이 우월하고 유합이 빨리 진행 하였음을 알 수 있다. 이는, 백서 골 결손 모델에서 자가골 이식이 동종골 이식보다 8배나 빠른 유합 속 도를 보였다는 연구 결과와도 유사한 것으로2 ), 자가 골은 동종골에 비해 면역 거부 반응에서 자유롭고 동종골에는 없는 골 형성 모세포를 내포하고 있어 골 전도성뿐만 아니라 골 유도성도 발휘할 수 있음 에 기인한 것으로 사료된다1 1 ). 또한, 본 연구에서는 동종골 골괴 이식에서 흔히 발생하는 골 흡수, 불유 합, 골절 등의 부작용도 적게 발생하였다. 비교적 작은 대퇴골 근위부 골 결손부에 동종골 골괴 이식 을 시행한 후, 이식골의 반 이상이 흡수되는 경우가 40% 이상이었다는 보고와 비교한다면1 ), 저자들이 사용한 자가 피질 골판과 파쇄 해면골은 비록 대상 례 중 4 0 %에서는 이식골의 흡수가 어느 정도 있었 으나 이식골의 50% 이상이 흡수된 경우는 추시 기
간 중 1례도 없었다. 이러한 결과 역시 자가골을 사 용하였기에 가능한 결과로 사료된다.
이식골이 숙주골과 유합을 이루기 위해서는 서로 간에 견고한 고정이 이루어져 과도한 움직임이 제한 되어야 한다7 ). 인공 고관절 재치환술시 이러한 견고 한 내고정을 이루기 위해서는 남아있는 원위부 대퇴 골에 삽입한 대퇴 스템이 초기에 견고히 고정되어 환자의 거동과 보행 등으로 발생하는 외부로부터의 움직임과 외력으로부터 이식골을 보호해주어야 한 다. 본 연구에서 저자들이 사용한 재치환용 대퇴 스 템인 원위부 교합나사 고정형 스템은 이러한 목적에 충실한 삽입물이다. 이는 표면에 플라즈마 표면 처 리가 되어 신생골이 자라 들어가면서 골내 성장에 의한 이차 안정성을 얻을 뿐만 아니라, 그 모양 자 체가 원추 모양으로 되어 일차적인 축성 안정성을, 스템의 원위 단면은 별 모양으로 생겨 회전 안정성 을, 그리고 원위부의 추가적인 교합나사 고정으로 축성 안정성과 회전 안정성을 더욱 증가시키도록 고 안됨으로써 견고한 초기 고정이 가능한 삽입물이다
1 3 ). 저자들이 본 연구에서 경험하였던 대퇴골 근위
부 골 결손의 만족스러운 재건 결과는 이러한 초기 고정이 가능한 대퇴 스템을 사용하였기에 가능하였 으리라 생각된다.
비록 이식골 공여부의 동통이 6개월 이상 지속된 경우가 5례 있었지만 공여부에 심각한 합병증은 본 연구에서는 발생하지 않았다. 하지만, 상당한 분량 의 피질골과 해면골을 채취하여야 하기에 추가적인 절개와 시간이 소요되고 공여부의 감염 등과 같은 부가적인 합병증이 가능하다는 점은 본 술식을 선택 할 때 반드시 고려해야 할 것으로 사료된다.
결 론
인공 고관절 재치환술시 교합나사 고정형 대퇴 스 템으로 일차적인 초기 고정을 얻으면서 대퇴 근위부 골 결손을 자가 장골 피질 골판과 파쇄 해면골로 재 건한 결과는 만족스러웠다. 비록 공여부 합병증의 가능성은 있으나, 이러한 재건 방법은 환자의 나이 가 젊고 골 결손이 비교적 크지 않은 경우에는 사용 하기 적절한 것으로 사료된다.
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