한림대의료원 한강성심병원 정형외과 장준동 교수팀 분석
인공관절 치환술 후 인공 삽입물 주위의 연부조직이나 골 조직에 금속이 마모되어 침착되는 금속증(metallosis)은 관절막, 비구컵 주위, 대퇴주대 주위에서 주로 발생하며 이러한 금속증의 주요 발생원인은 인공 삽입물의 분리 때문인 것으로 나타났다.한림대의료원 한강성심병원 정형외과 장준동 교수팀이 1995년 8월부터 2001년 12월까지 한강성심병원에서 인공 고관절 재치환술시 육안으로 금속증이 확인된 환자 31명을 대상으로 분석한 연구 결과에 따르면, 금속증 발생원인은 인공 삽입물인 비구컵의 분리로 인한 경우가 77.4%(24명)로 대부분을 차지했으며, 극심한 마모가 19.4%(6명), 고정용 금속 나사못 이탈이 3.2%(1명)이었다. 금속증의 발생빈도는 5.3%(1990년부터 1995년까지 Harris Galante컵으로 인공고관절 전치환술 받은 환자 418명 중 22명)로 서구인에 비해 높게 나타났다고 밝혔다. (서구인의 금속증 발생빈도에 관한 연구는 지금까지 구체적으로 제시된 바가 없으며, 증례 보고에 그치고 있음)
연구 대상자의 평균연령은 51.6세로 평균체중은 61.5 kg이였으며, 인공 고관절 전치환술 후 재치환술까지의 평균기간은 7.4년이었다. 회수된 비구컵은 모두 무시멘트형 컵으로 컵의 평균 크기는 50mm이었으며, 이중 27례에서 Harris Galante컵이 사용되었다. 제거된 나사못의 평균 개수는 1.5개였다. 인공 삽입물 주위 조직에 침착된 금속증의 정도에 따라 경미(연부조직에 국소적 착색) : 12례, 보통(연부조직에 광범위 착색) : 7례, 중증(연부조직 및 골 조직에 광범위 착색) : 12례로 관찰되었다.
방사선학적 소견상 골용해는 77.4%(24례)에서 관찰되었는데, 이런 환자들은 가능한 범위에서 금속증을 제거하고 골용해에 대한 철저한 치료를 함으로써 재치환술의 성공률을 높일 수 있었다. ,
금속 마모편은 45.2%(14례)에서, 거품소견은 32.3%(10례)에서 관찰되었다. 금속 마모편의 크기는 1㎛이하에서 50㎛까지 다양하였으며, 폴리에틸렌 마모편의 크기는 1㎛이하에서 20㎛까지 관찰되었다.
이처럼 우리나라 사람들이 서구인에 비해 높은 발생빈도를 보이는 이유는 ①인공 고관절 전치환술 후 양반 자세 등 좌식 생활로 인한 인공 삽입물 사이의 충돌현상이 심하고②원인 질환이 활동성이 많은 젊은 환자층에서 흔히 발생하는 대퇴골두 무형성 괴사가 많고③동양인은 체구가 작아서 서구인에 비해 작은 인공 삽입물을 사용하므로 잠금장치가 취약하기 때문인 것으로 판단된다. 즉, 이러한 특성들과 사용된 비구컵 구조 상의 취약한 잠금장치가 인공 삽입물인 폴리에틸렌 라이너 분리의 빈도를 높이는 것으로 분석되었다.
장준동 교수는 “지금까지 금속증에 관한 연구는 산발적인 증례 보고에 불과하였으나, 다수의 환자들을 대상으로 한 이 연구를 통해 금속증의 발생 기전과 임상 양상 등에 대한 분석을 할 수 있었고, 앞으로 금속증의 수술적 접근에 대한 근거 자료를 제시할 수 있다는 데 연구의 의의를 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 또한 “서구인에 비해 우리나라 환자들에게 금속증과 골용해가 발생할 위험도가 더 높으므로 인공관절 수술을 받은 환자는 주기적인 경과 관찰이 필요하며, 특히 이러한 현상이 관찰되면 가능한 조기에 수술적 재치환술을 받아야 한다”고 강조했다.
이 연구 논문은 인공관절 국제학술지인
[논문; The Journal of Arthroplasty, Vol. 20 No. 5 2005]
금속증(metallosis)이 있었던 고관절에서 인공고관절 재치환술
1. 서 론
인공 고관절 재치환술시 조립형 인공 고관절 삽입물은 삽입물 선택이 용이한 반면, 부식(corrosion), 컵과 라이너 사이 마모(back side wear), 구성물 사이의 분리(disassembly) 등의 문제가 있다.(1-4) 인공 고관절 전치환술 후 비관절면(non-bearing surface)사이의 마모에 의한 금속 마모편(metal particles)이 발생하는 경우가 있는데, 이는 조립형 삽입물들 사이의 분리로 인해 주로 발생하게 된다.
‘metallosis(금속증)"란 연부 조직 및 골 조직을 포함한 인공 삽입물 주위 조직에 금속마모편이 침착 하는 것을 말하며, 관절막, 비구컵 주위, 대퇴주대 주위에서 주로 발생한다.
인공 고관절 전치환술 후 metallosis의 유병율은 보고 된 바가 매우 적어 정확히 알려져 있지 않다.(5-8) 현재까지는 산발적인 연구 보고만 있어 왔으며 metallosis가 있었던 고관절의 재치환술시 임상 결과 및 경과 관찰 결과에 대해 잘 알려져 있지 않다. 더욱이 metallosis의 잠재적 발생기전, 원인적 요소, 임상적 및 방사선학적 소견, metallosis가 있는 고관절 수술시 수술적 접근 방법 등에 대한 상세한 보고 도 없었다. 이에 전술한 내용을 구체적으로 알아보고자 본 연구를 시행하였다. 본 연구는 인공 고관절 전치환술 후 metallosis가 발생한 31명의 환자를 대상으로 재치환술 후 임상 결과를 분석 하였다.
본 연구는 인공 고관절 전치환술 후 발생한 metallosis에 관한 연구 중 가장 많은 증례를 포함한 분석 연구라 할 수 있다.
2. 연구대상 및 방법
본 연구는 인공 고관절 재치환술시 육안적으로 metallosis가 확인된 31명(21명 남자, 10명 여자)을 대상으로 1995년 8월부터 2001년 12월 사이 본원에서 재치환술을 시행 받은 환자들을 대상으로 하였다.
평균 연령은 51.6세(23세～79세)였으며, 평균체중은 61.5±78kg(49～73kg) 이였다. 인공 고관절 전치환술 후 재치환술까지 평균 기간은 7.4±2.8년(3.1～13.1년) 이었으며, 1차 인공 고관절 전치환술시 진단은 대퇴골두 무혈성괴사 23례, 류마토이드 관절염 2례, 결핵성 관절염 2례, 퇴행성관절염 1례, 속발성 관절염 1례, 간과된 대퇴 경부골절 1례, 강직성 척추염 1례 이었다.
1990년부터 1995년 사이 본원에서 31명의 대상 환자 중 22명을 Harris-Galante 컵을 사용하여 일차 인공 고관절 전치환술을 시행 했으며, 이 기간 동안 Harris-Galante 컵을 사용한 인공 고관절 전치환술은 418례 이었다. 이 환자(22명)들을 수술 후 6주, 3개월, 6개월, 1년, 그 후로 매년마다의 임상적 및 방사선학적 결과를 분석 하였다. 이 22명의 환자 중 5명은 경과 기록이 불충분 했고, 나머지 대상 환자인 9명은 추가된 환자이거나 경과 기록이 불확실 하였다.
거품소견(bubble sign) 및 금속 마모편들의 존재 유무, 그리고 비구컵 주위의 골용해(osteolysis) 크기 및 위치는 수술 전 방사선 사진으로 분석하였다. 비구골 결손은 미국 정형외과학회 AAOS(American Academy of Orthopaedic Surgeons) 분류법에 따라 분석하였다.(9)
metallosis의 원인 및 기대 유병 기간을 재치환술시 회수된 비구컵의 상태, 크기, 종류, 제거된 나사못 숫자로 분석하였다.
Metallosis의 정도는 인공 삽입물 주위 조직에 육안적으로 침착된 정도에 따라 3 grade로 분류하였다. Grade Ⅰ은 경미 : 연부조직에 국소적 착색, Grade Ⅱ는 보통 : 연부조직에 광범위 착색, Grade Ⅲ는 중증 : 연부조직 및 골 조직에 광범위 착색을 말한다. Grade Ⅱ이거나 Grade Ⅲ인 19례에서 광학 현미경, 에너지 산발적 방사선 분석(EDXA), 전자 주사 현미경(SEM)으로 금속 마모편을 조사하였다.
31명의 대상 환자 중 27례는 무시멘트형 컵으로 비구컵 재치환술을 시행했으며, 3례에서는 비구 보강 고리를 사용한 시멘트형 컵으로, 1례는 시멘트형 컵으로 비구컵 재치환술을 시행 하였다. 골용해 병소의 치료를 위해 골 이식이 필요했던 14명의 환자 중 7례는 분쇄 동종골 이식, 5례는 자가골 이식, 2례는 구조골 이식을 시행하였다.
한편 16례(51.6%)에서 대퇴 주대 주변 골용해가 관찰되었다. 이중 8례는 치료가 필요할 정도의 큰 골용해 소견과 대퇴 주대 해리(loosening)가 발생하여 재치환 하였고, 4례는 대퇴 주대 근 위부 골용해로 소파술과 골 이식술을 시행하였다.
인공 고관절 재치환술 후 추시 기간은 평균 5.6±1.8년(2.8～9.3년)이었으며, 최종 추시 시는 Harris Hip Score와 합병증을 포함하여 임상 결과를 분석하였다. 전염각(inclination)의 변화, 방사선 투과선(radiolucent line)의 유무, 비구컵( >2mm)의 수직적, 수평적 이동(migration), 골용해를 방사선학적으로 분석하였다.
3. 결 과
회수된 비구 컵은 모두 무시멘트형 컵이었다. 이중 27례에서 Harris-Galante 컵이 사용되었으며, 나머지 4례는Link cup (Link, Hamburg, Germany), Biomet cup (Biomet, Warsaw,IN) PCA cup (Howmedica, Allendale,NJ), ACS cup (DePuy,Warsaw,IN)이 각각 사용되었다.
컵의 평균 크기는 50mm이며, 제거된 나사못의 평균 개수는 1.5개 이었다. metallosis의 원인은 24례에서 폴리에틸렌 라이너(polyethylene liner) 분리였고, 6례는 극심한 마모(catastrophic wear), 1례는 대퇴 주대 고정을 위해 사용된 금속 나사 못 이었다.
Metallosis는 Grade Ⅰ이 12례, Grade Ⅱ가 7례, Grade Ⅲ이 12례로 분류 되었다.(Fig. 1)
방사선학적 소견상 골용해는 24례(77.4%)에서, 금속 마모편이 14례(45.2%)에서, 거품소견 이 10례(32.3%)에서 관찰 되었다. (Fig.2)
골용해를 가진 24례 중에서 미국 정형외과학회의 골결손 분류상 Type 2
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