방사선 조사받은 고관절에서 고관절 전치환술후 비구 부품의 조기 실패

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목 적 :방사선 조사후 발생하는 고관절부 골괴사에 대한 치료는 아직 확립되지 않았으며, 이에 대한 치료로 고관절 전치

환술 시행 후 발생하는 비구 부품의 조기 실패에 대해 알아보고자 한다.

대상 및 방법 : 골반부 방사선 조사후 대퇴 골두와 비구의 골괴사로 인해 고관절 전치환술을 시행한 18명의 여자환자 26 예를 대상으로 하였고 평균 연령은 54.2세, 평균 방사선 조사량은 4611 rad, 골반부 방사선 조사후 초기 고관절 전치환술의 시행은 평균 64.3개월이었으며 제 1군은 무시멘트 반구 포말형 비구컵을 사용한 16예, 제 2군은 비구 보강환을 사용한 10 예로 분류 하였다(M ller컵 6예, Ganz컵 4예).

결 과 : 비구 부품의 이완은 제 1군에서 추시 평균 46개월에 16예 중 8예(50%)가 발생하였고, 제 2군에서는 10예 중 모두 M ller컵을 시행한 2예에서 각각 12개월, 22개월에서 발생하였다.

결 론 :비록 증례 수가 적고 추시기간이 짧지만 조기 실패를 방지하는데 비구 보강환을 사용한 시멘트컵이 방사선 조사후

발생한 고관절 골괴사의 고관절 전치환술에서 더 유용하였다.

색인 단어 : 비구, 방사선 조사 후 골괴사, 비구 보강 환, 고관절 전치환술

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방사선 조사받은 고관절에서 고관절 전치환술후 비구 부품의 조기 실패

조명래∙김도형∙박정호

고신대학교 복음병원 정형외과학교실

서 론

방사선 조사 받은 환자에서 발생하는 방사선 골염은 장기간 지속되는 진행성 질환으로 골괴사 발생시 고관절 전치환술, 절 제 관절 성형술 등 여러 가지 치료방법이 있으며, 특히 고관절 전치환술의 시행은 1995년 Jacobs⁹⁾, Massin¹⁰⁾ 등이 무시멘트 형, 시멘트형의 비구 부품을 사용하여 비구 부품의 조기 실패를 보고한 이 후 여러 연구가 있었으나 방사선 골염으로 인한 비구 부품의 조기 실패를 해결할 명확한 해결 방법은 없다.

본 연구는 골반골 방사선 조사로 발생한 비구 및 대퇴 골두 골괴사 환자에서 고관절 전치환술 시행 시 가장 문제가 되는 비 구 부품의 조기 실패에 대해 알아보고자 한다.

연구 대상 및 방법

본원에서 자궁경부암으로 골반부 방사선 조사를 받은 후 고관 절 골괴사로 진단 받고 고관절 전치환술을 시행한 18명 환자 26 예를 대상으로 하였다. 환자의 나이는 42세에서 70세까지 평균

54.2세였고, 골반부 방사선 조사량은 4050 rad에서 5200 rad까 지 평균 4611 rad였으며, 골반부 방사선 조사 후 고관절 전치환 술의 시행까지 기간은 7개월에서 138개월까지 평균 64.3개월이 었다. 모든 환자에서 고관절, 근위 대퇴부의 동통 및 파행을 호 소하였으며, 4예에서 하지부동이 있었다. 골괴사의 진단은 단순 고관절 전후면 및 측면 방사선 사진으로 평가하였다. 염증이 동 반된 환자에서는 혈액 검사와 수술시 채취한 고관절 검체의 균 도말 및 균 배양 검사와 조직학적 검사를 시행하였는데, 조직학 적 검사상 대상 환자 모두 방사선으로 인한 골의 괴사 소견을 나타내었다(Fig. 1). 비구의 골괴사 정도에 대해서는 비구의 손 상 정도에 따라 세가지 형태로 분류하였는데(Fig. 2)¹⁾, 방사선 골염으로 단순 방사선 소견 상 골밀도 변화가 있으나 피질골의 파괴가 없는 경우를 A, 대퇴 골두가 비구내측으로 감입되어 심 한 비구골의 손상이 있으나 비구 골절이 없는 경우를 B, 비구 골절이 동된 경우를 C형으로 분류하였고 A형 13예, B형 11예, C형 2예였다. 술 전 단순 고관절 방사선 사진상 8예에서 대퇴경 부의 골절을, 7예에서 대퇴골두 골절 및 비구골 골반내 돌출을, 2예에서 비구골의 골절을 동반하였다. 6예에서 골괴사 및 감염 이 동반되었는데, 균 배양 검사상 모두에서 Coagulase 양성 포 도상 구균이 동정되었고, 이들 모두 절제 관절성형술 및 vancomycin 항생제를 혼합한 시멘트 염주를 삽입하였고, 항생제 정맥 주사로 치료하였다. 이들의 고관절 전치환술은 추시 혈액 검사상 백혈구치는 정상 범위내, 혈침속도는 20 mm/hr 이하, C 반응 단백이 음성 반응으로 전환되었을때 고관절 전치환술을 시행하였다.

19 19 통신저자 : 조 명 래

부산시 서구 암남동 34

고신대학교 복음병원 정형외과학교실 TEL: 051-240-6467∙FAX: 051-243-0181

E-mail: [email protected]

*본 논문은 2000년 제 44차 추계 대한정형외과 추계학술대회에서 구연된 논 문임.

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이들 26예를 고관절 전치환술시 사용한 비구컵의 종류에 따 라 두 군으로 분류하였는데, 제 1군은 무시멘트 반구 포말형 Harris-Galante 비구컵(Zimmer, Warsaw, Indiana, USA)을 사용한 16예로서 추시기간은 28개월에서 128개월까지 평균 71.8 개월이었으며, 그 중 2예는 골 괴사와 감염이 동반된 상태로 절 제 관절성형술 및 vancomycin 항생제 혼합 시멘트 삽입술 후 염증이 소실된 상태에서 고관절 전치환술을 시행하였으며, 비구 괴사 정도는 상기 분류 A형 10예, B형 5예, C형 1예였다. 제 2 군은 항생제 혼합 시멘트를 이용한 비구 보강 환(Acetabular reinforcement ring)(Sulzermedica, Berne, Switzerland)을 사

용한 군으로 10예 중 M ller컵이 6예, Ganz컵이 4예였으며 추 시기간은 12개월에서 48.3개월까지 평균 33.5개월이었으며 그 중 4예는 골 괴사와 감염이 동반된 상태로 절제 관절성형술 및 항생제 혼합 시멘트 삽입술 후 염증이 소실된 상태에서 고관절 전치환술을 시행하였고 비구괴사의 정도는 상기 분류 A형 3예, B형 6예, C형 1예였다.

대퇴부 부품은 23예에서 Anatomical 스템(Zimmer, Warsaw, Indiana, USA)을, 3예에서 Protek 스템(Sulzermedica, Berne, Switzerland)을 사용하였다.

임상적 결과는 수술 전후에 측정이 가능하였던 16예에서 Harris hip score로 평가 하였다. 방사선학적으로 단순 고관절 전후면 및 측면 촬영을 술 전과 술 후 6주, 3개월, 6개월, 12개 월에 시행하였고 이후 1년마다 주기적인 추시 관찰을 시행하여 컵의 전위 정도, 컵 주위의 방사선 투과 음영, 비구컵의 해리 여 부, 컵 주위의 비구골 용해 여부 등을 관찰하였다. 비구부품의 실패는 비구컵의 이완이나 골반내 돌출 동반되었을때로 정의하 였는데, 방사선 투시각도와 골반의 위치변화에 비교적 오차가 적은 Yoder 등^6,15)의 방법에 의해, 추시 단순 고관절 전후면 및 측면 방사선 사진 상 수직거리는 비구컵의 중심(center)과 tear drop의 하연을 연결한 선에 수직으로 그은 선이 만나는 거리를, 수평이동은 tear drop의 하연 또는 폐쇄공의 상연과 비구컵의 중심에서 수직으로 만나는 거리로 측정하였고 판정기준은 비구 부품이 4 mm 이상 전이된 경우에 비구컵의 이완으로 정의하였 다. 그리고 Kohler선을 벗어난 비구컵의 골반내 내측이동을 비 구컵의 골반내 돌출로 정의하였고(Fig. 3), Kaplan-Meier 방법 으로 비구 부품의 생존율을 분석하였다.

Fig. 2. The classification according to the extent of acetabular necrosis in radiograph. A: Radiodense and Radiolucent lesion. B: Severe destruction with impaction of the femoral head. C: Acetabular fracture with disruption of the Kohler line.

A B C

Fig. 1.Light microscopic findings of the acetabulum at 4 years after irradiation (H&E stain: ×40). Necrotic bone and marrow tis- sue with empty osteocytic lacuna and fibrous proliferation are noted.

. .

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결 과

무시멘트 비구 부품을 사용한 제 1군은 Harris hip score를 16예 중 8예에서 평가 하였는데, 술 전 평균 46.7점에서 술 후

평균 89.6점으로 향상되었으며 최종 추시시 74점으로 술 후에 비해 감소하였다. 대퇴 부품의 이완이나 골절 등은 없었으나 6 예에서 비구의 골반내 돌출이, 2예에서 무균성 비구이완 등 8예 (50%)에서 술 후 28개월에서 78개월로 평균 46개월째 비구부 품의 실패가 발생하였으며 상기 분류상 A형 2예, B형 5예, C형 1예에서 비구부품의 실패가 발생하여 초기에 비구괴사 정도가

Fig. 5. A 60-years-old femlae was treated with 4600 rad radiation because of cervical carcancer of uterus. A: Total hip replacement with M ller cup was done. B: At postoperative 12 months, the gross loosenig and migration of acetabular cup were developed. Total hip replacement with Ganz cup was done. C: There was not gross loosening and migration of acetabular cup at 33.5 months following after total hip arthroplasty.

A B C

Fig. 3. Yoder et al method: Vertical distance (Yv) was assessed by the perpendicular distance from the center of rotation of the prosthesis (HC) to a horizontal line drawn beteween the tips of the tear drops.

Horizontal distance (Yh) was assessed by the perpendicular distance from the tip of tear drop to a vertical line drawn through the center of the rotation of the prothesis (HC). HC, Head center; TD, Tear drop.

Yoder Yh

Yv HC

> 4 mm, 4 degree

Fig. 4.A 47-years-old female was treated with 4500 cGy because of cervical carcimoma.

A: Initial total hip arthroplasty after pelvic irradiation. B: Migration of acetabular cup was detected at 34 months after total hip arthroplasty.

A B

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심하고 비구 골절이 되어 있으면 실패율이 높았다(Fig. 4).

비구 보강 환을 사용한 제 2군에서 Harris hip score는 10예 중 8예에서 평가 하였는데, 술 전 41.5점에서 술 후 88.6점으로 향상되었으며 최종 추시시 82점으로 술 후와 큰 차이가 없었으 며, 비구부품의 실패는 M ller컵을 시행한 6예 중 2예(33%)에 서 추시 기간 12개월 및 22개월에서 발생 하였으며 상기 분류상 C형이었다(Fig. 5). 그러나 Ganz컵을 시행한 4예에서는 현재까 지 추시 관찰상 한 예도 발생하지 않았다.

본 연구에서 감염이 있었던 6예는 감염이 없는 상태에서 고관 절 전치환술을 시행하였고, 감염이 없었던 경우와 비교하여 유 의한 차이는 없었다. 또한 비구 골절이 있었던 경우에 무시멘트 비구 부품을 사용했을 때 조기 실패율이 높았으며 이후 비구 보 강환 사용으로 현재까지는 비구골절이 없었던 경우와 비교하여 유의한 차이는 없었다.

연령별, 방사선 조사량에 대한 비구컵의 생존율 분석은 Kaplan-Meier 방법으로 시행하여 유의한 차이는 없었다. 비구 컵의 종류에 따른 비구컵의 생존율 분석에서는 전체적으로는 무 시멘트 비구 부품을 사용한 경우가 가장 실패가 많았다.

고 찰

골 괴사는 골 조직의 방사선 조사 후 발생하는 잘 알려진 합 병증으로, 골 조직에 대한 방사선의 효과는 1897년 Walsh¹⁰⁾가 수부 방사선 조사 후 골과 연골의 변화에 대한 첫 보고 이후 1903년 Perthes⁹⁾가 방사선 조사 후 성장하는 닭의 날개골의 성 장지연에 대해 기술하였다. 1926년 Ewing⁵⁾은 괴사를 포함한 골 조직의 조직학적인 변화를 보고하였고 1927년 Baensch¹⁰⁾가 골반부 방사선 조사후 대퇴골 경부 골절환자에 대해 보고하는 등 방사선이 골 및 연골에 미치는 영향에 대해서는 많은 연구 보고가 있었다. 이러한 방사선 조사 후 발생하는 골 조직의 변 화는 크게 네 가지로 나타나는데, 골다공증, 골수 섬유화, 골 소 주의 미세 골절, 광범위한 부분괴사로 나타나며¹⁰⁾, 최근 연구에 서 Takahashi 등¹⁴⁾은 방사선 조사후 골 생성 세포의 손상, 미 세 혈관의 손상과 염증반응으로 인하여 모든 골 세포 수와 혈류 량 및 골 기질량의 감소가 나타나며, 이로 인하여 방사선학적인 변화와 병적 골절, 골절 유합의 능력저하와 감염 가능성의 증가 가 나타난다고 보고하였다. 또한 Hall 등⁷⁾은 방사선 조사 후 발 생하는 골 조직의 합병증으로 골절, 골괴사, 골수염, 육종 등이 발생하며 이들 합병증은 방사선 조사량과 관계되어 진다고 하였 다. 골 조직에 대한 방사선 조사량의 효과는 3000 rad에서 치유 능력의 부전이 나타나며, 5000 rad에서 심한 골 조직의 손상 또 는 골 조직의 사멸이 나타나며, 6000 rad에서는 골 조직에 회복 불가능한 영구적인 손상이 나타난다고 알려져 있다^3,11).

방사선 조사후 골괴사는 Rubin과 Prabhasawat¹¹⁾의 연구에 서 방사선 조사 후 평균 4년±6개월에서 발생한다고 보고 하였

고, 본 연구에서는 방사선 조사 후 7개월에서 138개월까지 평균 64.3개월에서 발생하여 Rubin과 Prabhasawat¹¹⁾의 연구보다 조 금 더 시간이 경과하여 발생하였다. 이는 방사선 조사량과 조사 방법에서의 차이 변화, 환자의 동통에 대한 인식 능력, 그리고 골괴사 발생 시기 판정 기점을 본 연구에서는 고관절 전치환술 을 시행하는 시점을 기준으로 하였다는 것으로 설명될 수 있을 것이며, 실제 골괴사는 조금 더 빠른 시기에 발생되었으리라 생 각되나 정확한 시기에 대해서는 추후 많은 연구가 되어야 할 것 으로 판단된다. Howland 등⁸⁾은 방사선 조사 후 22개월 째 조 기에 비구의 골반 내 돌출이 나타나서 이후 3개월 동안 급속도 로 진행된다고 보고하였으나, 이러한 방사선 조사 후 발생하는 비구의 골반내 돌출의 정확한 기전은 명확하지 않다. Hall 등⁷⁾ 의 보고에 의하면 고관절에 작용하는 체중 부하력과 관계 있으 며 골 조직의 괴사 및 골 조직의 재형성 동안 구조 장력의 감소 가 나타나는데 이때 가해진 체중부하에 의한 스트레스로 비구의 다발성 골절이 발생하고 이로 인해 비구의 골반내 돌출이 발생 한다고 하였다.

고관절 전치환술 후 비구 부품의 이완이나 비구의 골반 내 돌 출 등 비구 부품의 실패를 계측하는 방법으로 Callaghan 등²⁾ 방법, Engh 등⁴⁾ 방법, Sutherland 등¹³⁾ 방법 및 Yoder 등¹⁵⁾ 의 방법이 있으나, 본 연구에서는 방사선 투시 각도와 골반골의 위치 변화에 비교적 오차가 적은 Yoder 등의 방법을 사용하였 고 4 mm 이상 비구 부품이 내측 및 상방 이동시 비구부품 실 패로 간주하였다.

Jacobs 등⁹⁾은 골반부 방사선 조사 후 시행한 고관절 전치환 술에서 시멘트 사용 없이 삽입한 비구 부품의 실패는 술 후 평 균 25개월째 44%에서 나타난다고 하였고, Massin과 Duparc¹⁰⁾ 는 골반부 방사선 조사 후 시행한 고관절 전치환 술에서 시멘트 를 사용한 비구 부품의 실패는 평균 69개월에 52%, 비구 보강 환(M ller) 사용시 40개월에서 19%의 실패율을 보고 하였으나 본 연구에서는 무시멘트 비구 부품으로 시행한 고관절 전치환술 을 시행한 제 1군에서 비구 부품의 이완이 2예(12%), 비구의 골반 내 돌출이 6예(38%)발생하여 비구부품의 실패는 16예 중 8예(50%)로 나타났다. 또 이들 비구부품의 실패는 술 후 28개 월에서 78개월까지 평균 46개월에서 발생하였고 비구 보강환을 사용한 제 2군에서는 12개월에서 48.3개월까지 평균 33.5개월간 의 추시 기간 동안 현재까지 M ller컵을 사용한 2예(33%)에서 술 후 12개월, 22개월에 각기 비구 부품의 이완과 실패 소견이 있었고, 실패 형태는 비구의 골절과 동반되어 나타났다. 비록 증 례수 및 추시기간이 짧아 통계학적으로 의의는 없지만 M ller 컵을 사용한 경우가 무시멘트 비구 부품을 사용한 경우보다 오 히려 비구 부품의 조기 실패가 많은 것으로 나타났다. 이는 동 일한 환자에서 발생하였고, 환자는 다른 증례에 비하여 방사선 조사량이 6500 rad로 많았으며 상기 분류상 C형으로 비구 골절 과 비구 상부로 골괴사가 심하였던 것이 비구 부품의 조기 실패 가 되었던 원인으로 생각된다. Ganz컵에서는 현재까지 비구 부

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품의 이완이나 실패 소견은 없었다. 이는 Ganz컵이 폐쇄공 상 부와 비구 상부 피질골 가장자리에 접촉할 수 있는 고리가 양쪽 으로 있어 M ller컵보다 하중을 비구부위에 균등하게 분배할 수 있는 것이 원인으로 판단되며 장기적이고 지속적인 추시 관찰이 필요할 것으로 생각된다. Jacobs⁹⁾ 등의 연구결과 보다 약 두 배 의 시간 경과 후 비구 부품의 실패가 발생하였는데, 이는 전치 환술 시행시 비교적 큰 비구컵을 사용하여 술 후 흔한 실패 원 인인 비구의 골반내 돌출, 비구 골절의 조기 발생을 감소시키는 데 기인한다고 생각된다¹⁾. Massin과 Duparc¹⁰⁾등의 연구 결과 에 비해 비구 보강환(M ller컵)을 사용한 비구 부품의 실패율은 본 연구에서 높게 나타났는데, 이는 2예 모두 동일한 환자에서 발생하였고, 좀 더 많은 증례의 관찰이 필요하리라 판단된다. 조¹⁾ 등은 무시멘트형과 비구 보강환의 비교에서 비구 보강환의 사용 이 더 우수하다고 보고하였으며, 본 연구에서는 무시멘트군에 비교하여 추시 기간이 짧아 통계학적으로는 의의가 없으나, Ganz컵을 M ller컵과 비교해서 추시 기간은 비슷하지만 실패 소견이 없는 것으로 보아 임상적으로 비구에 하중을 균등하게 분배하는 Ganz컵의 사용이 현재까지 정립되지 않은 방사선 조 사후 발생한 골 괴사 환자의 치료의 방향 선정에 더 유용하리라 판단된다.

무시멘트 비구 부품을 사용한 후 비구 부품이 실패한 8예 중 5예에서 비구 보강환을 이용한 고관절 재치환술을 시행하였고, M ller컵을 사용한 2예 중 1예에서 Ganz컵 및 골 이식술을 시 행하였다. 비구 부품의 이완은 비구컵의 골반내 돌출은 없으나 전후면 방사선 사진에서 비구 부품 주위에 방사선 투과 음영선 (radiolucent line)은 모두 나타났다.

본 연구에서는 골반골 방사선 조사후 비구의 괴사로 인한 고 관절 전치환술 환자에서 비구 부품의 조기 실패에 대하여 주로 관찰하였고 대퇴부품의 실패에 대해서는 방사선 조사시에 근위 대퇴부는 포함돠지 않는 상태로 대퇴부품의 생존이 일반적인 고 관절 전치환술의 결과와 같을 것으로 판단되었고, 또 추시 관찰 상 증례는 작지만 대퇴부품의 이완 등 실패 소견은 없었던 상태 로 본 연구의 결과에 포함시키지 않았다^1,12). 또한 치료 방법에 서 림프 부종이 심하거나 방사선 조사로 인한 피부염이 심한 경 우에는 고관절 전치환술 외에 고관절 절제 관절성형술을 시행한 보고도 있으며 이의 결과도 비교적 양호한 것으로 보고되고 있 으나, 본 연구에서는 하나의 증례도 시행하지 않았다. 그러나 추 후 이러한 적응증에 해당되면 절제 관절성형술을 사용하는 것도 좋은 방법이 될 것으로 판단된다.

방사선 조사 후 발생한 골괴사의 정도는 아직 확립되지 않아, 본 교실에서 비구골의 파괴 양상 판단을 위해 분류하였는데, 내 원 시점, 환자의 활동 능력 등 여러 요인에 의해 비구의 괴사 정 도가 차이가 있을 것이며, 골 괴사가 고관절 치환술 후에도 장 기간 진행하여, 내원 초기 나타난 비구 손상 소견으로 치료 시 에는 예후를 판단하기 힘들 것으로 사료되며, A, B, C형 모두 비구 보강환의 선택이 유용하리라 판단된다.

결 론

방사선 조사 후 발생한 고관절부 골괴사에서 비록 증례 수가 적고 추시 기간은 짧았지만 조기 실패라는 관점에서 비구 보강 환을 사용한 시멘트컵이 무시멘트 비구컵보다 더 유용하였다.

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Purpose :The treatment of the osteonecrosis in the acetabulum and femoral head after irradiation has not been well estabilished. The early failure of acetabular component after total hip arthroplasty (THA) is the main concern in osteonecrosis after irradiation.

Materials and Methods :Our study included 18 patients with post-radiation osteonecrosis of 26 hips who had a THA, mean age 54.2 years. Average irradiation dosage was 4611 cGy and interval between irradiation and primary total hip replacement was 64.3 months. The cementless acetabular components were used in 16 hips (group one) and acetabular reinforcement rings were used in 10 hips (group two: M ller cup 6 cases, Ganz cup 4 cases).

Results : Acetabular loosenings were occurred at 8 of 16 hips (Group 1: 50%) during the mean follow-up 46 months. The cases of M ller cup (Group 2: 33%) was failed in 2 of 6 hips at postoperative 12 months and 22 months.

Conclusion :Although follow up duration is short and cases are small, the use of cemented cup with acetabular reinforcement ring was better than non-cemented cup for THA in irradiated hip in terms of preventive of early failure of acetabular component.

Key Words : Acetabulum, Irradiated osteonecrosis, Acetabular reinforcement ring (Ganz cup, M ller cup), Total hip arthroplasty

Early Failure of Acetabular Component after Total Hip Arthroplasty in Irradiated Hip

Myung Rae Cho, M.D., Do Hyung Kim, M.D., and Jung Ho Park, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Kosin University Gospel Hospital, Busan, Korea

Abstract

Address reprint requests to Myung Rae Cho, M.D.

Department of Orthopedic Surgery, Kosin University Gospel Hospital 34 Amnam-dong, Seo-gu, Busan 602-702, Korea

Tel : +82.51-240-6467, Fax : +82.51-243-0181 E-mail: [email protected]