하지의 부정 유합 및 기형의 교정

하지의 부정 유합 및 기형의 교정

박경현ㆍ김준우ㆍ오창욱

경북대학교 의학전문대학원 정형외과학교실

A Correction of Malunion or Deformity in the Lower Extremity

Kyeong-Hyeon Park, M.D., Joon-Woo Kim, M.D., Ph.D., Chang-Wug Oh, M.D., Ph.D.

Department of Orthopedic Surgery, Kyungpook National University School of Medicine, Daegu, Korea

Correspondence to:

Chang-Wug Oh, M.D., Ph.D.

Department of Orthopedic Surgery, Kyungpook National University Hospital, 130 Dongdeok-ro, Jung-gu, Daegu 41944, Korea

Tel: +82-53-200-5630 Fax: +82-53-422-6605 E-mail: cwoh@knu.ac.kr Financial support: None.

Conflict of interests: None.

The incidence of malunion in the long bone with has been reduced because of the advancements in surgical technique. However, nonunion or malunion are still observed in mechanical axis deformation of the lower limb, resulting in the overload of cartilage and instability of the joint, requiring surgical cor- rection. Preoperative planning for malunion is very important, and accurate evaluation of the deformity is essential. Herein, we describe the indications of corrective osteotomy, choice of patients, and various surgical methods for the treatment of malunion of the long bone.

Key Words: Malunion, Osteotomy, Corrective osteotomy

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서 론

장관골(long bone) 간부 또는 간단부의 골절은 수술적 기 법의 발달로 인하여 원래의 골의 형태를 유지할 수 있게 되었 으며, 과거에 비하여 부정 유합(malunion)의 발생은 비교적 드물다. 비록 그 발생률은 낮으나 손상의 정도, 치료 방법 및 그 시기 등에 따라 각 형성, 회전 변형, 길이 단축 등의 발생은 불가피하다. 대부분의 작은 범위의 기형은 기능적으로 정상 적인 범위 내로 인내될 수 있지만 종종 불유합 또는 부정 유 합은 하지에서 역학적 축(mechanical axis)의 이상을 초래하 고 그에 따른 관절 연골의 과부하와 관절의 불안정성이 따르 게 된다.¹⁾ 특히 슬관절과 족관절의 관절면이 기울어지면 관절 연골과 관절 접촉면에 가해지는 비정상적인 압력이 커지게 되며, 이는 관절 통증은 물론 외상성 관절염 유발 가능성이

매우 높아진다(Fig. 1).

어느 정도 이상의 변형을 가지고, 기능적인 문제가 예상된 다면 하지의 부정 유합은 수술적 교정이 필요하며, 정상적인 축 정렬과 수평적인 관절면의 회복이 필요하다. 비정상적인 정렬(부정 정렬)에서 회복하기 위하여 부정 유합에 대한 술 전 계획은 매우 중요하며, 기형의 정확한 평가가 요구된다. 본 종설에서는 하지 장관골의 부정 유합을 치료하기 위한 교정 절골술의 수술적 적응증, 환자의 선택 및 다양한 수술적 방 법 등에 대하여 기술하고자 한다.

정상적인 하지 정렬

(Normal alignment of lower extremity)

부정 유합의 병적 역학을 이해하기 전에 하지의 정상적

인 역학에 대한 정상적인 수치와 오차 범위를 알아야 한다.²⁾ 일반적으로 하지의 역학적 축은 대퇴 골두의 중심(center of femoral head)에서 족관절의 중심(center of ankle joint)을 연 결하는 선으로 간주되고 있으며, 이때 슬관절의 내측 경골극 (medial tibial spine)을 지나게 된다. 서 있을 때의 관절면의 방향 역시 중요하고, 슬관절은 3^o의 외반(valgus)을 보이며, 족관절은 지면과 평행하다.

대퇴골과 경골의 해부학적 축(anatomical axis) 또는 대 퇴-경 간각(femoral-tibial angle)은 약 5-7도의 외반이 있다.

이는 경골의 해부학적 축과 역학적 축은 거의 일치하지만 대 퇴골의 해부학적 축과 역학적 축이 약 5-7도의 차이가 있음 에 따른다.

양측 하지의 길이가 같은 개인이 해부학적 위치에서 서 있 을 경우 대퇴골 대전자의 끝(top of the greater trochanter) 은 대퇴 골두의 중심과 같은 높이에 있어야 하며, 대퇴간부- 경부의 각은 약 135도이다. 관상면(coronal plane)에서 정상 적인 원위 대퇴골과 슬관절면의 각(mechanical lateral distal femoral angle)은 약 87도이고(Fig. 2), 근위 경골면과 경골의 축이 이루는 각도(mechanical medial proximal tibia angle) 는 약 89도이다. 위와 같은 일반적인 지표도 중요하지만 개인 간의 차이가 있을 수 있으므로 가능하다면 정상 측과의 비교 하여 하지 정렬을 확인해야 한다.

변형의 측정(Assessment of deformity)

부정 유합에 대한 정확한 수술은 기형 또는 변형의 정밀한 확인에서 시작해야 하며, 교정 절골술(corrective osteotomy) 은 부정 유합을 3차원적으로 정확히 파악한 후에 시행해야 한다. 하지의 길이 차이는 짧은 쪽 다리에 블록을 받친 다음 전상방 장골극(anterior superior iliac spine)을 촉진하여 측 정하며, scanogram으로 확인할 수 있다. 하지의 회전 변형은 양쪽 발의 위치(foot projection)를 비교하여 추정 가능하고, 대퇴 경부, 원위 대퇴골, 원위 경골에서의 컴퓨터 단층촬영 (computed tomography)으로 측정이 가능하다.

각 변형을 동반한 기형은 근위부와 원위부 골편의 골수 강(medullary canal)의 중심을 연결하는 선으로 확인이 가 능하고, 이는 전후면 및 측면 방사선 사진에서 측정한다(Fig.

3). 하지만 이 해부학적 축에 따른 골수강 측정법은 골간단과 같이 골편이 짧은 경우(short metaphyseal segment) 어려움 이 따른다. 또한 성장기의 소아에서는 생리적인 휨증(physi- ologic bowing)이 있을 수 있으므로 주의가 요구된다. 이러한 경우 반드시 반대측을 확인하여 비교하는 것이 중요하다.

역학적 축을 이용하여 각 변형을 확인하는 것도 널리 이 용되고 있고, 근위 및 원위부의 역학적 축이 만나서 벌어지 는 각도가 진정한 각 변형이 되며, 이를 center of rotation of angulation (CORA)으로 지칭한다. 순수한 각 변형의 경우 CORA에서 기형의 정점(apex)이 시작되지만 전위(transla-

A B

Fig. 1. (A) A 24-year-old male underwent plate fixation due to fracture of the tibia, but angulation and displacement remained. After 12 years of injury, the bone was united. (B) A slight shortening of the lower limb and medial deviation of the mechanical axis were checked, and traumatic os- teoarthritis was found in the medial compartment of the left knee compared to the right knee (arrow).

A B

Fig. 3. (A) After intramedullary nailing of the proximal tibial shaft fracture, non-union with anterior angulation was confirmed. The center of rota- tion of angulation was identified (arrow). (B) The angulation was corrected by exchanging the nailing with a blocking screw at the proximal frag- ment. Six months later, the bony alignment and union was achieved.

Fig. 2. (A) Valgus deformity was observed in the right distal femur as trauma at the growing age. The mechanical axis was deviated to the lateral side by more than moderately. The mechanical lateral distal femoral angle was 88 degrees on the left side and 80 degrees on the right side. (B) On weight-bearing radiographs, arthritic changes were noted in the lateral part of the knee (arrow), and the patient complained of pain during gait. (C) Osteotomy was performed through the lateral parapatellar approach. (D) The minimally invasive lateral plating was performed with a lateral open wedge osteotomy. (E) After a 3-year follow-up, the femoral alignment was recovered and the union was completed.

C D E

A B

tion)가 동반된 변형은 CORA의 정도에 따라 가장 변형이 큰 곳에서 이동을 하게 된다.

전후면 및 측면 방사선을 이용한 측정법은 비교적 간단하 게 변형을 측정할 수 있는 장점이 있으며, 시상면 및 관상면에 서의 역학적 축을 확인하면 부정 유합이 관절에 미치는 영향 을 알 수 있다. 하지만 이 방법은 실제 변형의 방향과 그 정도 를 알기 힘들다는 단점이 있다. 만약 전후면 및 측면에서 각 형성이 보인다면, 실제 각 변형은 이보다 크게 있을 것이며 삼 각 계산 방법(trigonometric calculations)을 통하여 실제의 방 향을 알아내야 한다. 또 다른 방법은 모든 각각의 각변형이 보이지 않는 평면으로 회전시킨 다음, 형광 투시경을 이용하 여 촬영할 수 있다. 이러한 no angulation view에서 이 평면의 수직방향이 각 변형의 축이 되며 이때의 사면 촬영이 필요하 다.

변형의 정도를 확인하였다면 관절에 가해지는 역학을 고 려해야 하는데, 이는 해부학적 위치에 따라 다르게 미칠 수 있다. 부정 유합 또는 기형이 슬관절에 가까워질수록 역학적 축에 미치는 영향이 커지며 내반 변형에서는 내측으로, 외반 변형에서는 외측으로 축이동이 일어나게 된다. 이는 하지 전 체 길이를 측정하는 서있는 자세의 측정이 필요하며, 방사선 의 중심은 슬관절에서 나오게 하고, 슬개골이 전면을 보도록 촬영한다. 역학적 축을 이루는 선에서 내측 경골극으로 수직 선을 만들면 축변형의 모멘트 암(moment arm of axis devia- tion)이 된다.

그 외 관절에 미치는 영향인자로는 주위 근육의 상태, 인 대의 안정성, 관절 운동의 범위, 그리고 연골 상태 등을 확인 해야 한다. 경도의 내측 축이동이라고 해도 슬관절의 외측 인 대의 불안정성이 있다면, 환자의 증상은 악화가 예측될 것이 고, 슬관절의 내측 연골의 손상이 있다면 이는 관절염 증상 의 악화를 추정할 수 있다. 족관절의 부정 정렬은 거골하 관 절(subtalar joint) 유연성으로 인하여 비교적 잘 견딜 수 있다.

하지만 골절 등 다른 이유로 거골하 관절의 강직이 있다면 작 은 정도의 부정 정렬도 발의 불편함을 가져올 수 있다. 대퇴 사두근(quadriceps)이 잘 보존되어 있다면 시상면의 역학적 축의 후방 이동을 보상할 수 있으나 그렇지 않은 경우 슬관절 의 증상이 나타나게 된다.

부정 유합의 증상은 빨리 또는 시간이 경과하여 천천히 나 타날 수 있다. 급성 증상이 나타나는 경우는 비교적 흔하지 않으며 부정 유합의 각도가 매우 커서 보행 시 주위 관절의 보상 능력(compensatory effect)을 초과하는 경우라고 나타나 게 된다. 그 예로, 경골의 내반 변형을 동반한 부정 유합은 거

골하 관절의 외반 보상능력의 한계를 압도하게 되며, 관절에 가해지는 역학적 힘에 변화를 가져오는 부정 유합의 경우는 모두 이에 해당할 수 있다.

수술적 적응증(Surgical indications)

부정 유합의 치료 적응증으로는 기형의 볼록면(convex side)의 인대 불안정성, 2-3 cm 이상의 하지 길이 차이, 발을 평면으로 지지하지 못하는 경우, 슬관절의 한쪽에 관절염이 발생하는 경우로 들 수 있다. 또한 보조기, 신발, 약물 등의 보 존적인 방법으로 증상이 개선되지 않는다면 절골술을 고려 할 수 있다. 각 변형을 동반한 부정 유합이 통증을 동반하는 경우, 이는 주위 인대 구조물에 과부하, 근육 및 건에 자극, 골의 긴장성 피로 파괴(tensile fatigue failure) 등의 유발을 그 원인으로 생각할 수 있다. 이에 통증을 동반한 변형도 이러한 원인을 없애기 위하여 수술적 적응증이 된다.³⁾

증상이 없는 부정 유합 환자에서 치료의 선택이 힘들 수 있으나 이러한 환자들에서도 퇴행성 관절염의 위험성을 줄 이는 환자 교육이 중요하며, 적어도 증상이 발생한다면 절골 술이 치료방법으로 선택됨을 알려주어야 한다. 또한 증상이 없는 환자의 경우 수술이 요구되는 각 변형의 범위를 설정하 기는 힘들지만, 10도 이상의 내반 또는 15도 이상의 외반, 20 mm 이상의 역학적 축의 이동은 절골술을 권유할 수 있다. 미 용을 목적으로 환자들이 수술을 원하기도 하지만 수술의 위 험성과 한계를 충분히 교육해야 하고, 관절 강직, 근육 약화, 관절 퇴화와 같은 변화는 외상 후에 발생한 것임을 알려야 하 며, 교정 절골술로 이러한 문제를 해결하기는 힘들다는 것을 교육해야 한다.

교정 절골술(Corrective osteotomy)

부정 유합의 교정술에는 절골술의 위치(location), 절골술 의 방법(type), 절골 후의 고정방법(stabilization method)과 같은 3가지 요소의 결정이 필요하다.⁴⁾

1. 절골술의 위치의 선택

이는 기형의 기하학적(geometric) 위치와 생물학적 인자를 고려하여 결정해야 한다. 기하학적으로는 교정술은 기형과 일치하지만 연부조직의 피복 상태, 절골 부위의 골의 치유 능 력, 그리고 견고한 내고정의 가능성 등에 따라 절골술의 위치

를 이동시킬 수 있다. 만약 절골 부위가 원래의 기형 중심과 다른 부위에서 이루어진다면 원래의 각형성 기형을 일부 남 기고 2차적인 전위 기형(secondary translational deformity) 을 남길 수 있다. 대부분의 경우 이러한 2차적인 기형이 임상 적인 문제를 일으키지 않으나 그에 따른 결과를 고려해야 하 고, 이를 해결하기 위한 수술적 계획이 필요하다.

2. 교정 절골술의 방법

교정 절골술의 방법은 폐쇄 쐐기형(closing wedge), 개방 쐐기형(open wedge), 구형(dome), 사선형(oblique) 절골술, 그 리고 신연골 형성술(distraction osteogenesis)을 이용한 절골 술 등으로 구분할 수 있다.

폐쇄 쐐기형 절골술은 각변형 교정에 가장 많이 쓰이는 방 법이며, 변형의 오목한 쪽(concave side)에 CORA를 두게 된 다. 변형을 직접 교정하고, 골이 직접적으로 접촉할 수 있으 며, 정확한 교정을 할 수 있는 장점이 있다. 하지만 단점으로 광범위한 노출이 요구되고, 절골부를 건너는 인대나 건이 늘 어날 수 있다. 특히 삼각형의 골편을 제거함에 따른 골의 단 축이 그 높이의 1/2 정도 일어나며, 동시에 하지 길이의 변화 가 따른다. 하지만 골편이 제거되더라도 변형을 교정함에 따 라 실제 다리 길이는 늘어날 수 있음을 알아야 한다. 내반 변 형을 교정하게 되면 항상 다리 길이가 늘어나게 되며, 늘어나 는 길이는 고관절에 가까울수록 크고, 족관절에 가까울수록

작다. 대퇴골 근위부의 외반을 교정하게 되면 하지의 단축이 일어나며, 외반 교정 시에 슬관절에 가까울수록 늘어나는 길 이가 크고, 족관절로 가까이 갈수록 작아진다. 오목면에 있는 CORA에서 근위 골편과 원위 골편의 대하여 수직선을 긋게 되면, 제거해야 할 삼각 골편이 된다. 제거 후 두 개의 골편을 접촉시킨 다음 내고정 또는 외고정을 하게 된다(Fig. 4).

개방형 쐐기 절골술은 하지 길이를 늘릴 수 있으며, 경피 적 방법이나 골수강내 톱을 이용하여 노출을 최소화하는 장 점이 있다. 늘어나는 길이는 신연되는 삼각형의 높이의 1/2과 교정이 되는 길이를 추가하면 된다. 단점은 원하지 않게 길이 가 늘어나게 되고 골결손이 생기는 점이며, 이 결손은 골이식 및 그에 따른 위험성이 따르고 절골부의 불유합 및 재수술의 가능성이 잠재적으로 있을 수 있다(Fig. 5).⁵⁾

구형 절골술은 곡선형의 절골을 하고 회전을 이용하여 교 정이 이루어지게 되며, 원(circle)의 원호(arc)를 생각하면 된 다. 이론적으로는 원의 중심이 CORA가 되므로 전위가 일어 나지 않아야 하지만 다소의 각형성은 남을 수 있게 되고 약간 의 전위가 남게 된다. 전위의 효과를 최소화해야 하는 절골 술이 필요한 경우 시행하며, 특히 골간단부(metaphyseal)의 변형에서 장점이 있고 제거되는 골편이 없으며 골편 간의 접 촉이 넓으므로 골의 치유가 잘 된다. 하지만 골간부 등에서는 구형 절골술 적용이 어려운 단점이 있다.

사선형 절골술은 각변형과 회전 변형이 같이 있는 기형 에서 필요한 방법이며, 골의 장축(long axis)에 대하여 사선

B A

Fig. 4. (A) In a 13-year-old male with valgus deformity due to osteochondroma, center of rotation of angulation was located at the distal tibia (ar- row). We performed a medial close wedge osteotomy and restored the alignment by compressing the gap of osteotomy. The osteotomy site was fixed with minimally invasive plate osteosynthesis. (B) The anatomical alignment was recovered after operation. Six months later, bony union was completed.

으로 절골하게 된다. 특히 사선형 일회 회전 절골술(oblique single-cut rotation osteotomy)은 관상면, 시상면, 회전 변형 을 동시에 교정할 수 있으며, 골편 간의 접촉면이 크고, 골편 간 나사못 고정(inter-fragmentary screw)이 가능하며, 골의 소실이 없는 장점이 있다.⁶⁾ 하지만 정확한 정렬을 얻기 위한 절골 위치를 찾기가 어렵고, 수술 전 계획을 잘 세워야 한다.

신연골 형성술은 외고정 장치를 이용하여, 경첩(hinge)을 CORA로 삼아서 교정하는 방법이다.⁷⁾ 이 경첩은 기형의 볼 록면에 위치하며, 오목면을 신연하여 삼각의 개방 쐐기를 만 들어 각 교정을 하고, 골형성이 이루어지게 한다. 최근에는 컴

퓨터 프로그램을 이용한 방법이 개발되었으며 원하는 만큼 의 각, 회전, 길이, 전위 변형을 모두 교정할 수 있는 방법이지 만 이 방법은 기본적으로 오랜 기간의 외고정 장치의 장착이 요구되므로 길이 연장이 1.5 cm 이상 필요한 변형교정에 적 용이 권유된다(Fig. 6).

3. 절골부의 고정

외고정 장치는 비교적 견고한 안정성과 더불어 수술 후 추 가적으로 조절이 가능한 장점이 있으나 핀 감염과 골치유까

A B

C D

Fig. 5. (A) In a 58-year-old female, malunion with varus deformity after tibia shaft fracture was observed. The center of rotation of angulation was confirmed at the tibial shaft (arrow). (B) Percutaneous osteotomy was performed; an open wedge was made to an obtain angular correction, and minimally invasive plate fixation was performed. (C) After open wedge osteotomy, the alignment of the mechanical axis was restored. (D) One year postoperatively, bony union was achieved, and the mechanical axis was recovered similar to that of the contralateral side.

지 상당 기간 장착해야 하는 단점이 있다.⁸⁾ 골수정은 장관골 의 급성 골절에서 가장 효과적인 방법으로, 절골술에서도 정 렬 회복을 할 수 있는 기능이 있으며 수술 후 체중 부하 및 재 활이 빠른 장점이 있다(Fig. 7). 하지만 절골부 이외에 골수정 을 삽입하기 위해 또 다른 부위를 절개해야 하는 단점이 있 다. 금속판 고정술은 절골술에 정렬회복에 가장 강력한 방법 으로, 대부분 절골부의 개방적 절개가 필요하다. 금속판은 볼 록면에 주로 고정하고 절골편을 압박(compression)하여 고정 하는 것이 일반적이다. 최근에는 최소 침습적 방법을 적용하 여 절골부의 절개를 최소화하고 절골부의 압박 또는 골이식 없이 골의 형성을 유도하는 방법도 소개되고 있다.⁹⁾

결 론

하지는 역학적으로 보행을 위한 중요한 기능을 가지고 있 으며, 외상에 의해 영향을 받을 수 있다. 교정 절골술을 위해 서는 변화된 역학을 충분히 이해해야 하고, 복잡한 문제를 해결하기 위하여 수술 전 계획을 잘 준비해야 한다. 기존의 외상에 의한 주위 연부조직의 문제점, 이미 고정된 금속물, 그리고 절골술 종류에 따른 어려움은 수술 합병증과 매우 관 련이 높으므로 수술로 얻어질 이점과 위험성을 잘 평가하여 교정 절골술의 방법, 형태, 고정방법을 결정해야 한다.¹⁰⁾

A B

C D

Fig. 6. (A) A 67-year-old man, who was suspected to have growth plate injuries in childhood, was confirmed to have varus deformity in the left proximal tibia, and mechanical axis was shifted medially. (B) Because center of rotation of angulation was very close to the joint, fixing the plate was difficult and the correction angle was high; hence, acute correction was expected to be difficult. After attaching the Ilizarov external fixator, osteotomy was performed with the hinge placed outside the convexity (arrow). (C) A progressive distraction was performed to correct the varus deformity, and the external fixator was removed 5 months after sufficient bone maturation. (D) After about 10 months postoperatively, we con- firm that the mechanical axis was more improved than before surgery.

요 약

장관골 간부 또는 간단부의 골절은 수술 기법의 발달로 과 거에 비해 부정 유합의 발생이 감소하였다. 하지만 불유합 또 는 부정 유합은 하지의 역학적 축 변형을 초래하고 그에 따른 관절 연골의 과부하와 관절의 불안정성이 생길 수 있으며, 이 런 경우 수술적 교정이 필요하다. 부정 유합에 대한 술 전 계 획은 매우 중요하며 기형의 정확한 평가가 필수적이다. 본 종 설에서는 하지 장관골의 부정 유합을 치료하기 위한 교정 절 골술의 수술적 적응증, 환자의 선택 및 다양한 수술적 방법 등에 대하여 기술하고자 하였다.

색인 단어:

ORCID

박경현, http://orcid.org/0000-0001-7215-6176 김준우, http://orcid.org/0000-0003-4639-0561

오창욱, http://orcid.org/0000-0002-1224-0787

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A B C

D E F

Fig. 7. (A) A 23-year-old man presented varus deformity after conservative treatment from a left femoral fracture at childhood. Mechanical axis was slightly shifted to the medial side compared with the right side. (B) Physical examination showed that the position of the left foot was rotated inward, and a computed tomography scan confirmed an increased femoral internal rotation. (C) The metal pin was inserted parallel to the anterior femur and then percutaneously osteotomized. After that, the pins fixed in parallel were rotated to correct the desired degree of rotational align- ment, and intramedullary nail was inserted. (D) After the correction, the mechanical axis was passed to the center of the knee and the operation was completed. The position of the foot was similar on both sides. (E) On postoperative radiographs, it was confirmed that varus deformity was corrected, and the osteotomy site showed minimal incision. (F) One year later, osteotomy was well united, angulation and rotational deformity were corrected, and the mechanical axis was restored.

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