심한 진행성 골 관절염에 대한 슬관절 전치환술 시 심한 내반 변형 및 경골의 외회전 변형에 의해 경골 근위부 후내측에 큰 골 결손이 있는 경우 골 절제 후에도 경골 후내측에 골 결손을 남기게 되며 이에 대한 적절한 치료는 술 후 슬관절의 안정성 확보와 하지 정렬의 유지, 관절 기능의 회복에 매우 중요하다.

골 결손의 치료 방법으로는 골 시멘트를 이용하는 방법,1, 2) 금속의 wedge 혹은 block을 이용하는 방법,3, 4, 5) 동종골 이식술,6, 7) 자가골 이식술8, 9, 10, 11, 12) 등이 보고되고 있다. 이 중 wedge 혹은 block을 이용하는 방법은 추가적인 골 절제가 필요하며 수술 후 금속 보강물과 연부조직의 마찰이 발생할 수 있으며 재수술 시 심한 골 결손이 문제가 된다. 자가골 이식술은 대퇴골이나 경골을 절제하여 발생한 자가골을 쉽게 이용할 수 있고, 골 절제를 최소화할 수 있으며, 골 유합이 이루어지면 보다 안정된 내구성을 얻을 수 있어 선호되는 방법이다.2, 10, 13) 이식골의 고정 방법으로는 나사못이나 K-강선 등을 이용한 내고정 방법이 사용되어 왔으며 좋은 결과를 보고하고 있다.8, 10, 14) 하지만 이러한 내고정의 방식은 골편이 작거나 골 결손부가 경사진 경우 고정 시 어려움이 있고 고정 후에도 이식골의 유합이 일어날 때까지 슬관절의 안정화가 필요하며 수술 시 긴 주대(extended long stem)의 사용이 추가될 수 있다.

저자들은 경골 후내측 변연부의 골 결손이 심한 진행성 골 관절염 환자에서 내고정 없이 자가골 이식술과 함께 표준형 슬관절 전치환술을 시행한 후 임상적 및 방사선적 결과를 분석하여 이 수술 방법의 유용성을 알아보았다.

2012년 7월부터 2014년 4월까지 시행한 1,206예의 슬관절 전치환술 중 경골 근위부 골 절제 후 경골 후내측 변연부에 5 mm 이상의 골 결손이 있어 내고정 장치를 사용하지 않고 자가골 이식술을 시행한 32명, 45예(전체 슬관절 전치환술 중 3.7%)를 대상으로 하여 후향적으로 분석하였다. 45예 모두 연속적으로 내원한 환자(consecutive series of patient)로 평균 추시 기간은 34.4개월(18–44개월)이었고 평균 연령은 74.2세(61–86세)였으며 남자가 4예, 여자가 41예였다. 수술 전 진단은 45예 모두 심한 내반 변형을 동반한 퇴행성 관절염으로 류마티스 관절염, 외상성 관절염, 외반 변형, 골 괴사증, 인공관절 재수술 시 골 결손, 주대를 이용한 인공관절 치환술은 본 연구에서 제외하였다.

골 결손의 크기는 수술 전 전후면 및 측면 방사선 사진으로 측정하였다. 먼저 전후면 방사선 사진에서 경골 간부를 따라 직선을 그리고 외측 경골 고평부의 최하방을 지나가도록 가상 연장선을 경골 간부에 수직이 되게 그린 후 경골 간부에 평행하게 경골 최내측선을 그려 이 선을 바탕으로 골 결손의 깊이와 좌우 길이를 측정하였다. 측면 사진에서 외측 경골 고평부를 따라 가상의 선을 그린 후 이 선에 수직으로 가장 깊은 곳까지의 길이를 측정하였고, 전후 길이를 측정하였다(Fig. 1).

Figure 1
We measured the tibial bone defect by preoperative radiograph.

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인공관절 치환물은 전 예에서 시멘트형의 십자인대 대치형이었고, LOSPA® (Corentec, Inc., Cheonan, Korea)가 35예였고, Vanguard RP knee (Biomet, Inc., South Wales, UK)가 10예였다.

전 예에서 전방 중앙 도달법을 이용하였고 경골 근위부 골 절제는 골 결손 정도에 상관없이 경골 외과가 최대 10 mm까지 절제되도록 하였으며 경골 근위부 절제 후에도 남아있는 경골 내측의 골 결손을 소독된 자를 이용하여 그 높이와 전후방 길이를 측정하였다(Fig. 2). 골 결손의 부위와 형태는 45예 모두 경골 후내측에 위치하였고 전 예에서 변연부(peripheral) 결손이었다.

Figure 2
These photographs of an 81-year-old female patient show posteromedial bone defect of the proximal tibia. After resecting the proximal tibial bone, we measured the depths and widths of bone defect with a ruler. We marked line for the tibial implant (arrows).

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골 결손의 깊이가 5 mm 이상인 경우 자가골 이식을 결정하고 먼저 절골한 경골 면에 맞는 경골 삽입물의 크기를 정하였다. 측정한 크기의 tibial plate를 절골 면에 올린 후 펜으로 후에 고랑을 만들 위치와 경골 삽입물의 위치를 표시하였다(Fig. 2). 분쇄기(burr)를 사용하여 골 결손 부위의 펜으로 표시된 부분 내측으로 경화된 기저부를 해면골 표면이 나올 때까지 갈아내고 전후방으로 골 결손의 크기를 맞추어 긴 고랑을 만들었는데 폭은 3–4 mm, 깊이는 5 mm 이상으로 하여 이식골이 안정성을 얻을 수 있게 하였다(Fig. 3A, 3B). 전후방 골 결손의 크기대로 절제된 대퇴골 원위부나 경골 근위부의 골 조각을 고량의 모양에 맞게 다듬은 다음 이식골을 만들어 45° 사선으로 고랑에 삽입한 후 압력을 가해 밀착시켰다(Fig. 3C). 그후 평평한 고평부를 만들기 위하여 미리 삽입한 경골 절제 핀에 경골 절제 가이드를 다시 삽입한 후 외측 고평부 높이에 맞춰 이식골의 골 절제를 다시 시행하였고(Fig. 3D), 나머지 골 결손 부위는 남은 절제 골에서 나온 해면골로 채웠다(Fig. 3E). 삽입된 이식골을 포함한 경골부의 모양과 경도를 확인한 후 일반적인 인공 슬관절 전치환술과 동일하게 경골과 경골 삽입물에 시멘트를 바르고 경골 삽입물을 삽입하였다. 평균 수술시간은 107분이었으며 골 이식을 위한 평균 수술시간은 17분이었다. 술 후 2일째 배액관 제거 후 제한 없이 체중 부하 및 관절 운동을 시행하였다.

Figure 3
(A) We made an antero-posterior sulcus with burr for grafted bone insertion. (B) We made a longitudinal sulcus and prepared the decorticated bone from the resected bone fragment. (C) Premolded autograft bone was inserted into the longitudinal sulcus at 45°. (D) We cut the autogenous structural bone using saw at the level of the resected proximal tibia. (E) We impacted the cancellous bone in the other bone defect site.

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방사선적 평가는 수술 전과 수술 후 매달 시행하였다. 수술 전과 최종 추시 시 기립 전후면 및 측면 사진에서 대퇴 경골간 각(tibio-femoral angle) 및 치환물의 위치(α, β, γ, δ)를 측정하였고, 경골 치환물 해리의 유무와 경골 유합에 대한 평가는 추시 시 슬관절 전후방 및 측면 사진을 통해 이식된 지주골의 유지 여부와 경계면을 지나는 골 소주의 확인 여부로 판단하였다(Fig. 4). 임상적 평가는 수술 전 및 최종 추시 시 Hospital for Special Surgery (HSS) 슬관절 점수와 슬관절 운동 범위를 비교하였다.

Figure 4
These radiographs of an 81-year-old female patient. (A) Preoperative radiograph shows varus deformity with a large bone defect. (B) Postoperative radiograph shows that the grafted bone was sclerotic immediately and clearly (arrow). (C) Follow-up radiograph in postoperative 3 months showed bony union with bone trabeculae crossing from the grafted bone to the host bone (arrow).

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임상적 평가 및 방사선적 평가에 관한 통계적 분석은 대응 표본 T-검정을 이용하였다. 통계는 SPSS ver. 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 p-value가 0.05 미만일 경우, 통계적 유의한 차이가 있는 것으로 판정하였다.

골 결손의 크기는 전후방 사진에서 평균 깊이가 15.31 mm (8.15–24.96 mm)였고, 평균 좌우 길이가 30.36 mm (21.3–38.75 mm)였으며, 측면 사진에서 평균 깊이가 15.46 mm (9.62–25.22 mm)였고, 평균 전후 길이가 45.98 mm (33.67–60.01 mm), 실제 수술 시 측정된 골 결손의 평균 깊이는 8.38 mm (5–15 mm)였다.

치환물의 위치는 최종 추시상 α는 95.7° (92.8°–100.3°), β는 90.4° (86°–95.8°), γ는 2.1° (0°–4.8°), δ는 89.1° (84.1°–96.9°)였다.

HSS 점수가 수술 전 평균 50.1점(23-71점), 최종 추시 시 평균 90.4점(76-98점)이었고(p=0.01), 관절 운동 범위는 수술 전 평균 105.2° (90°–115°), 최종 추시 시 평균 127.4° (110°–135°)였다(p=0.01) (Table 1).

Table 1
Radiological and Clinical Results

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대퇴-경골 각은 수술 전 평균 내반 14.1° (4.0°-26.9°)에서 최종 추시 시 평균 외반 5.4° (0.5°-10.5°)였다(p=0.01). 하지 정렬 축(mechanical axis deviation)은 수술 전 평균 61.0 mm (17.4–96.0 mm)였고, 최종 추시 시 평균 8.6 mm (0–41.5 mm)였다(p=0.01) (Table 1).

최종 추시 시 이식골의 전위나 인공관절 삽입물의 해리는 전 예에서 관찰되지 않았으며 이식골의 평균 유합 기간은 4.3개월(3–6개월)이었다.

인공 슬관절 전치환술 시 심한 내반 변형은 외측 측부 인대의 신연과 내측 측부 인대의 구축과 함께 후외측부 구조물의 회전 불안정성을 동반하는 경우가 많아 내반 회전 불안정성(varus thrust)을 보이기도 한다. 이러한 변형이 있는 경우 내측 경골에 상당히 심한 골 결손이 생기는데 특히 후내측부의 골 결손은 흔히 관찰된다. 내측부가 아닌 후내측부에 골 결손이 생기는 현상은 지속적인 연구가 필요하지만 심한 내반 변형 시 생기는 경골 근위부의 외회전 변형과 관계가 있을 것으로 추측된다. 골 결손은 주위 외곽 피질골의 연속성이 유지되어 있는 포함형(cavitary)과 연속성이 유지되어 있지 않은 비포함 또는 변연부 결손형(peripheral), 중심 결손형(central), 그리고 혼합형 등으로 나눌 수 있다. 이러한 골 결손 시 경골 삽입물을 견고하게 지지하기 위해서는 강한 연골하 경골판을 유지하는 것이 중요하다. 저자들은 대부분의 경골부 골 결손이 변연부 결손형이라고 판단하고 저자들의 자가골 이식 방법은 이러한 변연부 골 결손을 포함형 골 결손으로 변경시키는 과정으로 생각해도 무관할 것이다.

연골하의 강한 해면골을 이용하기 위해 Dorr 등15)은 경골 상단부의 절제 시 외과의 경우 10 mm, 내과의 경우 5 mm 이내의 골 절제를 제안하였다. 하지만 골 결손이 심한 경우 이러한 정상적인 경골의 절제 후에도 5 mm 이상의 큰 골 결손이 남게 되는 경우 골 시멘트의 충전 방식만으로는 치환술 후 치환물의 안정성을 보장 받을 수 없어 골 결손의 재건을 위한 여러 가지 방법들이 사용되어 왔다. Brand 등3)은 골 결손 부위가 슬관절 전후방 방사선 사진에서 13 mm 이상, 20–25 mm 이하일 때 금속의 wedge 혹은 block을 이용하고, 20–25 mm 이상의 심한 골 결손 부위일 때는 주문형 경골 삽입물이나 골 이식술을 시행할 것을 주장하였다. Vail 등16)은 골 결손의 깊이가 5 mm 이하일 경우 시멘트를 이용하고, 5 mm 이상 10 mm 이하일 경우 골 이식술을 이용, 10 mm 이상일 경우 금속의 wedge 혹은 block을 이용하라고 하였다.

저자들은 수술 전 방사선 사진을 통해서 전후방 사진상 평균 15.31 mm, 측면 사진상 평균 15.46 mm의 골 결손을 측정하였고, 수술 당시 경골 절골 후 측정한 골 결손은 평균 8.38 mm였다. 비록 방사선 측정과 실측이 일치할 수 없고 방사선 측정 당시의 자세에 의해 오차가 발생할 수 있어 방사선 측정이 정확한 골 결손을 반영할 수 없지만 이를 통해 골 결손의 정도를 수술 전 파악하는 데 도움이 되며 방사선 사진상 골 결손에서 수술 시 측정한 골 결손의 차이를 통해 저자들의 경우 평균 7 mm의 경골 절골을 시행한 것을 알 수 있다. 저자들의 경우 대부분의 치환술에서 경골 외과를 기준으로 최대 10 mm의 절골을 시행했으며 내측 경골의 골 결손을 줄일 목적으로 시행하는 추가적인 골 절제는 관절선의 상승을 일으킬 수 있어 수술 후 굴곡의 제한과 신전력을 감소시킬 수 있다고 생각하였다.

저자들은 절골 후 5 mm 이하의 골 결손이 있는 경우에는 시멘트를 이용하였고 최소 5 mm 이상의 골 결손이 있는 경우에만 골 이식을 시행하였으며 최대 15 mm 골 결손까지 골 이식이 가능하였다. 본 연구의 대상 환자들의 경우에는 절골 과정 중에 발생한 골 양이 골 이식에 충분하여 골 이식이 가능하였으나 만약 절골 과정 중에 발생한 골 양이 골 이식에 충분하지 않은 경우에는 골 이식을 할 수 없으며 금속 block이나 wedge를 사용하고 이식골의 안정성이 의심된다면 추가적인 긴 주대의 사용이 필요하다고 생각한다. 그 외 환자 특성(체질량지수, 흡연력, 음주력 등)과 기저질환 등은 수술이 가능한 상황이라면 본 시술에 문제가 없는 것으로 생각한다.

골 결손이 적은 경우 시멘트를 이용하여 좋은 결과를 보고하고 있으나,1, 2) 골 결손이 큰 경우에서는 일정하게 압력을 가할 수 없어 시멘트의 주름과 층이 발생되어 시멘트가 적절하게 하중을 분산하지 못하고, 시멘트에서 층판(lamination)은 단열(fragmentation)을 야기시킬 수 있다. 금속의 wedge 혹은 block을 이용하는 방법 역시 좋은 결과를 보이고 있으나,3, 4, 5) 고가의 비용, 삽입물 준비 시간으로 인한 수술 시간의 증가, 불필요한 골 절제로 인하여 재수술 시 문제점이 발생하며 골 절제 술기상의 어려움이 있고 금속과 연부조직 간의 마찰로 인한 지속적인 통증 등의 단점이 있다. Windsor 등17)은 골 이식술이 경골 골결손 재건 시 가장 합리적인 방법이라 하였는데 그 이유로 첫째로 주문형 치환물의 사용이 필요 없으며, 둘째로 골 이식을 시행함으로써 시멘트의 단열이 적어지고, 셋째로 연골 하 판 대부분을 남겨 두어서 생역학적으로 경골 삽입물을 고정하는 데 알맞으며, 넷째로 일정한 두께의 시멘트를 사용할 수 있다고 하였다. 따라서 골 이식술은 결손된 골 조직을 재건해준다는 점에서 가장 바람직한 방법이며 향후 재치환술을 시행할 경우에 대비하여 많은 골 조직을 보존할 수 있다는 장점이 있다고 하였다.

이식골의 고정 방법으로는 나사못이나 K-강선 등을 이용한 내고정 방법8, 10, 14)이 사용되어 왔으며 좋은 결과를 보고하고 있다. 그러나 이식골을 나사못이나 K-강선으로 고정하는 경우에는 이식골에 손상을 줄 수 있고 경골 삽입물 고정 시 장애물로 작용할 수 있으며 골편이 작거나 골 결손부가 경사진 경우 고정 시 어려움 등의 단점이 있다. Watanabe 등18)은 인공 슬관절 전 치환술의 30예에서 길이 4.5 cm, 깊이 2.0 cm의 경골 골 결손에 대하여 나사 고정 없이 자가골 이식을 시행하였고 골 이식에 쓰이는 골은 경골의 골 결손 부위와 맞닿는 대퇴골 경과로부터 절제하였다. 이들은 11예의 경사진 주변부 골 결손 형식 중 5예의 작은 나사 하나로도 고정하기 힘들 정도의 작은 골 결손에 대하여 대퇴부 절제된 골을 두 개의 못 형식으로 다듬어 삽입 후 주변을 조각 골로 채웠으며 1예를 제외하고 전체 예에서 모두 골 유합과 좋은 임상적 결과를 얻었다. 나사 없이 자가 골을 이식하는 방법은 단순하고 효과적이며 골의 양이 보존되고 경골로 가는 하중이 시멘트나 금속 쐐기를 삽입했을 때 보다 생리학적으로 유리하다고 보고하였다. 자가 골 이식 후 나사 고정을 하는 경우도 있으나 골 이식부 위에 시멘트 처리 후 경골부 인공 삽입물을 사용하여 압력을 가할 시에 이식 골은 안정화된다고 보고하였다.

저자들의 경우에도 대퇴부나 경골부의 절제된 자가골을 이용하여 미리 다듬어 놓은 경골의 골 결손부에 전후로 홈을 만들어 사선으로 삽입하는 단순한 방식을 사용하였고 추가적인 고정물 없이 경골 치환물을 위한 단단한 경골의 지지대를 만들 수 있었다. 이것은 추가적인 긴 주대의 사용이 필요하지 않고 표준형 치환물의 사용만으로도 안정성을 얻을 수 있다고 생각되며 긴 주대의 사용으로 인하여 일어날 수 있는 경골부의 통증을 예방할 수 있다. 다만 근위부 경골의 50% 이상의 골 결손이 관찰되는 경우에는 긴 주대의 사용을 고려하여야 하며 이것은 주대가 체중 부하의 역할을 담당하여 stress shield의 효과를 보이고 혹여 발생할 수 있는 내측부의 치환물 해리를 예방할 수 있기 때문이다. 더욱이 이러한 자가골의 이식은 금속 block이나 wedge의 사용 시 기대할 수 없는 생리적 골 유합(biologic bone union)의 장기적인 안정성을 얻을 수 있는 큰 장점이 있으며 긴 주대나 금속 보강물의 선택이 미비되어 있는 치환물의 사용 시나 골 결손을 예측하지 못하고 여러 가지 옵션이 준비 되어 있지 않은 상황에서 저자들의 자가골 이식 방법은 안정적인 골 이식에 유용한 방식이라 생각된다. 저자들은 전 예에서 이러한 생리적 유합을 통하여 평균 4.3개월만에 골 유합을 얻었으며 이후 치환물의 해리나 하지 정렬의 부조와 같은 합병증은 발생하지 않았다. 이러한 저자들의 자가골의 이식은 수술 시 경골의 골 결손부를 직접 측정하고 추가적으로 17분 정도의 단순한 과정만으로도 수술을 진행할 수 있어 수술자의 편의성과 금속 치환물의 준비와 같은 번거로움이 없어 골 이식을 결정하는 데 도움이 될 것이다

인공 슬관절 치환술 시 심한 내반 변형과 동반된 경골 후 내측부의 큰 골 결손에 대하여 추가적인 고정물이나 긴 주대의 사용 없이 자가골 이식을 통한 표준형 인공 치환물의 사용으로 빠른 골 유합과 좋은 방사선적 및 임상적 결과를 얻었으며 이러한 이식의 방법은 단순하고 간편하며 골 이식의 결정에 효과적인 수술 방법이라 생각된다.