Vol. 15, No. 1, March, 2003
비외상성 대퇴골두 골괴사에 시행한 이극성 반치환술에서 대퇴스템 주위의 골용해에 대한 분석
박상원・한승범・여우진・송형석
고려대학교 의과대학 정형외과학교실
목적: 대퇴골두 골괴사증에 미세포말형 대퇴스템을 이용한 이극성 반치환술 후 대퇴스템 주위에 발생한 골용해의 발생빈도와 이에 영향을 미치는 인자들을 분석하고자 하였다.
대상 및 방법: 1989년 1월부터 1996년 12월 사이에 대퇴골두 골괴사증에 미세포말형 대퇴스템을 이용 한 이극성 반치환술을 시행하고 평균 8년 6개월 추시가 가능했던 31명(38예)을 대상으로 대퇴스템 주위 의 골용해 발생빈도와 연령, 성별, 체중, 골괴사의 원인, 대퇴스템의 종류 및 크기, 비구컵의 크기, 비구 연골 마모, 최종 추시시 Harris 고관절 점수, 대퇴스템의 안정도와의 관계를 분석하였다.
결과: 총 38예 중 대퇴스템 주위의 골용해가 발생한 경우는 15예(39.5%)였다. 골용해 발생은 전후면 X-선 상에서는 15예 총 22구역(한구역 9예, 두구역 5예, 세구역 1예), 측면 X-선 상에서는 총 18구역 (한구역 8예, 두구역 2예, 세구역 2예)에서 발생하였고 Gruen 분류 7구역이 9예로 가장 많았다.
연령, 성별, 체중, 골괴사의 원인, 대퇴스템 및 비구컵의 크기, 비구연골의 마모, 최종 추시시 Harris 고관절 점수와 골용해 발생과는 통계적 유의성이 없었고, 대퇴스템의 type(Harris-Galante 1 형과 Multilock 스템)과 대퇴스템의 안정도는 골용해 발생과 연관성이 있었다.
결론: 대퇴골두 골괴사증에 시행한 이극성 반치환술 후 대퇴스템 주위의 골용해 발생은 대퇴스템의 type 및 안정도가 영향을 미치는 것으로 나타났다.
색인 단어: 대퇴골두 골괴사, 이극성 반치환술, 골용해
서 론
대퇴 골두의 변형이 발생한 Ficat 3기8 ) 이상의 대 퇴 골두 골괴사증의 치료로는 인공 고관절 전 치환 술이 널리 사용되어 좋은 결과들이 보고 되어왔다.
그러나 비구측이 보존되어 있는 Ficat 3기의 경우, 특히 젊은 연령군의 환자에 있어 비구골을 보존하고
비구부 치환으로 인한 재치환술과 연관된 문제점을 줄이기 위한 시도로 이극성 반치환술을 시행하는 치 료법도 행하여지고 있다4 , 1 4 , 2 2 ). 무시멘트형 이극성 반 치환술에 있어 골용해는 전치환 성형술에서와 마찬 가지로 고정의 실패를 일으키는 가장 중요한 원인으 로 알려져 있으며 많은 연구에서 전치환에 비해 더 높은 발생 빈도가 보고 되고 있다3 - 5 , 9 , 1 4 - 1 6 ). 그러나 이 극성 반치환술 후 발생하는 골용해에 영향을 미치는 인자들에 대해서는 정확히 알려져 있지 않다.
본 연구의 목적은 비외상성 대퇴 골두 골괴사증에 미세포말형 대퇴스템을 이용한 이극성 반치환술 후 대퇴스템 주위에 발생한 골용해의 발생 빈도와 이에 영향을 미치는 인자들을 분석하고자 하였다.
※ 통신저자: 박 상 원
서울특별시성북구안암동5가 126-1 고려대학교의과대학정형외과학교실 T e l: 82-2-920-5323
Fax: 82-2-924-2471 E-mail: [email protected]
연구 대상 및 방법
1 9 8 9년 1월부터 1 9 9 6년 1 2월까지 비외상성 대퇴 골두 골괴사증으로 미세포말형 대퇴스템을 이용한 이극성 반치환술을 시행 받고 5년 이상 추시가 가능 했던 3 1명( 3 8예)를 대상으로 하였으며 평균 추시 기 간은 8년 6개월( 5 ~ 1 1년)이었다. 평균 연령은 3 9 . 1 세( 2 1 ~ 6 0세)였으며 성비는 남자가 2 7명( 3 2예) 여 자가 4명( 6예)이였고, 평균 체중은 66.2 kg(51~87 k g )이였다. 대퇴골두 골괴사의 원인으로는 과도한 알콜 섭취에 의한 경우가 1 4예, 스테로이드 남용이 4예, 특별한 원인을 알 수 없는 경우가 2 0예였다. 7 명의 환자에서 양측성으로 발생하였으며 2 4명의 환 자에서 일측성으로 발생하였다. Ficat8 )의 분류에 따 른 병기는 전 예에서 3기였다. 사용된 미세포말형 대퇴 스템은 Harris-Galante 1형 스템( Z i m m e rⓇ, Warsaw, Indiana, USA) 이 1 7예 였 고 , Multilock 스템( Z i m m e rⓇ,Warsaw, Indiana, U S A )이 2 1예였으며 크기는 10 mm부터 16 mm까 지 였다. 이극성 비구컵은 bipolar cup(ZimmerⓇ, Warsaw, Indiana, USA)을 사용하였으며 크기는 42 mm부터 53 mm까지였다. 수술은 전 예에서 측 후방 도달법을 시행하였으며 비구 연골의 확공은 시 행하지 않았고 대퇴스템은 전례에서 적합한 상태로 고정되었다.
임상적 평가는 Harris 고관절 점수를 이용하여 평
가하였다1 3 ). 방사선학적 분석을 위하여 술전 및 술후
추시시에 촬영한 전후방 및 측방 단순 방사선 사진 이 사용되었으며 동일 관찰자에 의하여 측정되었다.
대퇴 스템 주위의 방사선학적 평가로는 최종 추시시 의 대퇴 스템의 안정도와 골용해를 측정하였다. 대 퇴 스템의 안정도는 E n g h7 )의 방법에 따라 분류하였 고, 골용해는 G r u e n1 2 )의 방법을 이용하여 위치를 분류하였으며 Tanzer 등1 3 )의 방법을 이용하여 크기 를 분류하였다. 비구측에 대한 방사선학적 평가로는 비구연골의 마모를 측정하였으며 폴리에틸렌 라이너 의 마모는 정확한 측정이 어려워 분석하지 않았다.
이상의 방사선학적 관찰을 토대로 대퇴 스템 주위 골용해의 발생빈도 및 정도를 평가하였으며, 대퇴스 템 주위의 골용해가 있는군과 없는군으로 나누어 환
자의 연령, 성별, 체중, 골괴사의 원인, 대퇴 스템의 종류 및 크기, 비구컵의 크기, 비구 연골의 마모, 대 퇴스템의 안정도, 최종 추시시 H a r r i s고관절 점수와 골용해의 상관관계를 분석하였다.
통계 처리는 SAS program을 사용하였으며 s t u- d e n t’s t-test와 ANOVA test 및 c h i - s q u a r e t e s t를 이용하였고 신뢰 구간은 9 5 %로 하였다.
결 과
총 3 8예 중 전후면 X -선상 대퇴 스템 주위에 골 용해가 발생한 경우는 15 예(39.5%) 였으며 측면 X -선상에서는 1 5예 중 3예를 제외한 1 2예( 3 1 . 6 % ) 에서 관찰되었다. 골용해의 발생 부위는 G r u e n1 2 )의 분류에 따라 전후면상 총 2 2구역(한구역 9예, 두구 역 5예, 세구역 1예)에서 발생하였으며 Gruen 7구 역이 9예로 가장 많았고(Fig.1-A), 측면 X -선상에 서는 총 1 8구역(한구역 8예, 두구역 2예, 세구역 2 예)에서 발생하였으며 8구역이 7예로 가장 많았다 (Fig.1-B). 이를 Tanzer 등2 5 )의 방법에 따라 크기 별로 분류하면 Grade 1이 8예, Grade 2가 5예, Grade 3가 1예 그리고 Grade 4가 1예 였다.
대퇴 스템 주위의 골용해와 연령과의 관계에 있어 서는 골용해가 있었던 군의 평균 연령이 4 2 . 2세 ( 2 8 ~ 6 0세), 골용해가 없었던 군의 평균 연령이 3 6 . 8세( 2 1 ~ 5 8세)였으나 두 군간에 통계학적 의미 는 없었다(Table 1)(p>0.05).
성별과의 관계는 남성 3 2예 중 1 1예(34.4%), 여 성 6예 중 4예( 6 6 . 7 % )에서 골용해가 발생하였으나 통계적 유의성은 없었다(Table 1)(p>0.05).
체중과의 관계는 골용해가 없었던 군과 발생하였 던 군의 평균이 각각 65.7 kg(52~87 kg)과 6 6 . 8 kg(51~86 kg)으로 통계적으로 유의한 차이가 없었 다(Table 1)(p>0.05).
대퇴골두 골괴사의 발생 원인에 따른 골용해의 발 생율은 스테로이드 남용군에서 4예 중 3예( 7 5 % ) , 알콜성인 군에서 1 5예 중 7예(46.7%), 특발성인 군 에서 1 9예 중 5예( 2 6 . 3 % )로 스테로이드 남용군에서 높은 발생율을 보였으나 적은 증례 수로 인해 통계 적 유의성을 관찰할 수 없었다(Table 1)(p>0.05).
대퇴 스템의 종류에 따른 골용해의 발생율은 비환
형성 미세 포말형인 Harris-Galante 1형 스템이 1 7예 중 1 1예(64.7%), 환형성 미세 포말형인 Multilock 스템이 2 1예 중 4예( 1 9 % )로 H a r r i s - Galante 1형 스템에서 의미있게 높은 골용해의 발 생율을 나타냈으며 통계적으로 유의하였다( T a b l e 1)(Fig.2A-B, 3A-B)(p<0.05).
대퇴 스템의 크기와의 관계는 골용해가 없는 군에 서 평균 12.6 mm(10~15 mm), 골용해가 있는 군 에서 평균 13.6 mm(12~16 mm)였고 통계적 유 의성은 없었다(Table 1)(p>0.05).
비구컵의 크기와의 관계는 골용해가 없는 군에서 평균 49.3 mm(42~53 mm), 골용해가 있는 군에 서 평균 49.6 mm(42~53 mm)로 두 군 사이에 유 의한 차이를 보여주지 않았다(Table 1)(p>0.05).
비구 연골의 마모 여부에 따른 골용해의 발생율은 마모가 발생했던 군에서 1 8예 중 8예(44.5%), 마모 가 발생하지 않았던 군에서 2 0예 중 6예( 3 0 % )로 마 모가 발생했던 군에서 보다 높은 대퇴 스템 주위의 골용해가 발생하였으나 통계학적인 유의성은 없었다 (Table 1)(p>0.05).
골용해와 스템의 안정도와의 관계는 골성 고정 3 1 예 중 9예(29%), 섬유성 안정고정 6예 중 5예 (83.3%), 불안정 고정 1예 중 1예( 1 0 0 % )였고 각 군 간에 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다( T a b l e 1)(p<0.05).
최종 추시시 Harris 고관절 점수는 골용해가 없었 던 군에서 평균 9 3 . 1점( 8 0 ~ 9 7점)이였고 골용해를 보인 군에서 9 1 . 3점( 8 0 ~ 9 3점)으로 두 군 간에 의 Table 1. Demographic data between non-osteolysis group and osteolysis group around porous coated femoral stem of
bipolar hemiarthroplasty
Demographic data Non-osteolysis Osteolysis
p value group (23 cases) group (15 cases)
Mean age(year) 36.8 y(21~58 y) 42.2 y(28~60 y) p>0.05
Gender p>0.05
-Male(32 cases) 21 cases(65.6%) 11 cases(34.4%)
-Female(6 cases) 2 cases(33.3%) 4 cases(66.7%)
Mean body weight(kg) 65.7 kg(52~87 kg) 66.8 kg(51~86 kg) p>0.05
Etiology of osteonecrosis p>0.05
-Idiopathic(19 cases) 14 cases(73.7%) 5 cases(26.3%)
-Alcoholic(15 cases) 8 cases(53.3%) 7 cases(46.7%)
-Steroid(4 cases) 1 cases(25%) 3 cases(75%)
Mean diameter of 12.6 mm(10~15 mm) 13.6 mm(12~16 mm) p>0.05
femoral stem(mm)
Mean diameter of 49.3 mm(42~53 mm) 49.6 mm(42~53 mm) p>0.05
bipolar cup(mm)
Type of femoral stem p<0.05
-Harris-Galante Ⅰ(17 cases) 6 cases(35.3%) 11 cases(64.7%)
-Multilock stem(21 cases) 17 cases(81%) 4 cases(19%)
Wear of acetabular cartilage p>0.05
-absence(20 cases) 14 cases(70%) 6 cases(30%)
-presence(18 cases) 10 cases(55.5%) 8 cases(44.5%)
Stability of femoral stem p<0.05
-Optimal stability(31 cases) 22 cases(71%) 9 cases(29%) -Suboptimal stability(6 cases) 1 case(16.7%) 5 cases(83.3%)
-Unstable (1 cases) 0 case 1 case(100%)
Harris hip score(points) 93.1 points(80~97 points) 91.3 points(80~93 points) p>0.05 (at final follow up)
미있는 차이가 없었다(Table 1)(p〉0.05).
고 찰
고관절 이극성 반치환술은 B a t e m a n1 )과 G i l i b e r -
t y1 0 )에 의해 단극성 반치환술의 단점인 비구골의 파
괴와 이로 인한 비구 삽입물의 근위부로의 이동을 막 기 위하여 개발된 후 대퇴 경부 골절과 대퇴 골두 골 괴사의 치료로 광범위하게 사용되어 왔다.
대퇴 골두 골괴사의 치료는 병의 초기에는 대퇴 골두를 보존하는 것을 목적으로 하나 병이 진행되어 광범위하게 골두의 변형이 온 경우에는 인공 관절 치환 성형술을 시행하게 된다. 비구골이 비교적 보 존되어 있는 F i c a t8 ) 3기의 골괴사의 경우 특히 젊은 연령군의 환자에서 비구골의 보존이라는 이론적 장 점을 근거로 이극성 반치환술이 시도되어 여러 저자 들에 의해 장기 추시 결과가 보고 되어왔다. 이극성 반치환술의 결과는 전치환 성형술과 비교시 유사한
결과를 나타냈다고 보고한 저자도 있으나4 , 2 2 ), 많은 저자들은 전치환 성형술에 비해 열등한 결과를 보고 하고 있다3 , 5 , 1 1 , 1 4 ). 그 이유로는 전치환 성형술에 비해 많은 폴리에틸렌 마멸 입자의 형성1 5 , 2 0 ), 대퇴 스템 경부와 비구컵과의 충돌( i m p i n g e m e n t )에 의한 심
한 마모6 , 2 0 , 2 1 ), 환자의 연령이 전치환 성형술을 시행
받는 군에 비해 젊다는 점 그리고 방사선상 건강해 보이는 비구 연골에도 이미 병리학적 변화가 존재한 다는 점 등이 제기되고 있으며2 2 ) 이러한 이유로 인해 대퇴 스템 주위의 골용해가 전치환 성형술에 비해 보다 광범위하게 발생되어 보다 높은 실패율을 보이 는 것으로 보고되고 있다. 이극성 반치환술 후 대퇴 스템 주위의 골용해의 발생율에 대해서는 C h a n과 S h i h4 )는 6년 추시에서 3 . 6 %의 낮은 발생률을 보고 하였고, Ito 등1 4 )은 평균 1 1년 추시 결과 20%, 박
등2 2 )은 약 4년 추시 결과 1 9 %의 발생률을 보고하였
으며, Coleman 등5 )은 평균 3 8개월 추시에서 5 6 % 의 비교적 높은 골용해를 보고하였다. 본 연구에서 Fig. 1.A. Illustration showing the location and frequency of osteolytic lesion around the porous coated femoral stem in each of Gruen’s seven zones on the anterior- posterior view. B. Illustration showing the location and fre- quency of osteolytic lesion around the porous coated femoral stem in each of Gruen’s seven zones on the lat- eral view.
A B
는 평균 8년 추시에서 3 9 . 5 %의 비교적 높은 골용해 를 나타냈으며, 이것은 3 8례 중 비환형성( n o n - c i r- cumferential) 미세포말형 스템인 H a r r i s - Galante I형 스템이 1 7예 포함된 것과 연관이 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 골용해에 영향을 미치는 요소로는 대 퇴스템의 종류와 대퇴스템의 안정도가 통계적으로 의 미있는 것으로 나타났다. Nishii 등2 1 )은 미세포말 처 리가 되지 않은 압박고정된 매끈한 대퇴스템에서 5 8 %의 높은 골용해 발생을 보고하였으며, 본 연구 에서도 비환형성 미세포말형 대퇴스템인 H a r r i s - Galante I 형 스템에서 6 4 . 7 %로 환형성 미세포말 형 대퇴스템인 Multilock 스템의 1 9 %에 비해 통계 적으로 유의하게 골용해 발생율이 높았으며, Maloney 등1 8 ) 및 Urban 등2 6 )과 마찬가지로 대퇴스 템의 종류가 골용해 발생 빈도에 영향을 미치는 것으 로 사료된다. 또한 대퇴스템의 안정성과의 관계에 대
해 Tanzer 등2 5 )은 안정성 대퇴스템이나 해리를 일으 킨 대퇴스템 모두에서 골용해가 발생한다고 하였다.
본 연구에서는 섬유성 안정고정이나 불안정고정에서 골성고정에 비해 골용해 발생빈도가 높았으며 이는 고정력이 약한 대퇴스템의 미세운동이나 마모 입자들 의 이동과 관련이 있지 않나 사료된다. 또한 본 연구 에서 골용해는 전후면 X -선상에서는 1 5예( 3 9 . 5 % ) 에서 관찰할 수 있었으나 측면 X -선상에서는 1 2예 ( 3 1 . 6 % )에서 관찰할 수 있었고 3예에서는 관찰할 수 없었으며 3예 모두 Multilock 스템이었다.
그러나 본 연구에서 골용해 발생빈도는 연령, 성 별, 체중, 대퇴스템 및 비구컵의 크기, 비구 연골의 마모, 임상적 결과와는 통계적으로 유의한 연관성을 발견할 수 없었다. 골괴사의 원인과의 관계에 있어 서는 스테로이드 남용 4례 중3례( 7 5 % )로 높은 골용 해 발생을 보였으며, 이는 Ito 등1 4 )과 같이 스테로이 드에 의한 근골세포의 골형성 억제와 골흡수 촉진 Fig. 2. A - B. Eleven years postoperative A~P and lateral radiograph of the left bipolar hemiarthroplasty implanted
with Harris-Galante type I femoral stem showing osteolysis in Guren’s zone 3, 5, 10, 11, and 12.
A B
작용이 영향을 미치는 것으로 생각되나 적은 증례수 로 통계적 유의성을 판정할 수 없었으며 이에 대해 서는 추후 재평가가 요할 것으로 사료된다.
결 론
대퇴골두 골괴사증에 시행한 이극성 반치환술 후 대퇴 스템 주위의 골용해의 발생은 시간이 경과함에 따라 급격히 증가하는 양상을 나타냈으며, 이에 영 향을 미치는 인자로는 연령, 성별, 체중, 골괴사의 원인, 대퇴 스템 및 비구컵의 크기, 비구 연골의 마 모, 최종 추시시 Harris 고관절 점수와는 통계적 유 의성이 없었으나 대퇴 스템의 T y p e과 안정도가 영 향을 미치는 것으로 나타났다.
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Analysis of the osteolysis around the porous coated femoral stem of bipolar hemiarthroplasty for non-traumatic
osteonecrosis of the femoral head
Sang Won Park, M.D., Seung Bum Han, M.D., Woo Jin Yeo, M.D., Hyung Suk Song, M.D
Department of Orthopedic Surgery, Korea University Hospital, Seoul, Korea
Purpose: The purpose of this study was to analyze the factors influencing the osteolysis of bipolar hemiarthroplasty, using a porous coated femoral stem in non-traumatic osteonecrosis of the femoral head.
Materials and Methods: Between January 1989 and December 1996, 38 hips in 31 patients, with Ficat stageⅢ of non-traumatic osteonecrosis of the femoral head, were treated with bipolar hemi- arthroplasty, using porous coated Harris-Galante type Ⅰ or Multilock femoral stems and a biarticular cup (Zimmer, Warsaw Indiana, USA). The average follow-up was 8.5 years, ranging from 5 to 11 years. The factors influencing the development of osteolysis around the femoral stem of the bipolar hemiarthroplasty were statistically analyzed.
Results: The over all incidence of periprosthetic osteolysis was 39.5% (15 hips). The type of stem and the stem stability are significantly associated with the presence of periprosthetic osteolysis. In contrast, the age, sex or body weight of the patient, etiology of the osteonecrosis, size of the bipolar cup and the femoral stem, wear of the articular cartilage of the acetabulum and the Harris hip score had no correlation with the periprosthetic osteolysis.
Conclusion: Periprosthetic osteolysis of a bipolar hemiarthroplasty, with a porous coated femoral stem, was influenced by the type of femoral stem and its stability.
Key Words: Osteolysis, Porous coated femoral stem, Bipolar hemiarthroplasty, Osteonecrosis of femoral head
ABSTRACT
