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현진 간
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1 대한정형외과학회지 : 제 44 권제 2 호 2009 J Korean Orthop Assoc 2009; 44: 대퇴과관절연골결손의자가연골세포이식술 송철ㆍ김정만ㆍ성병윤ㆍ공윤배ㆍ라기항 가톨릭대학교의과대학서울성모병원정형외과학교실 Autologous Chondrocyte Implantation for Articular Cartilage Defect of Femoral Condyle Chol Song, M.D., Jung-Man Kim, M.D., Byeong-Yoon Sung, M.D., Yoon-Bae Kong, M.D., and Ki-Hang Ra, M.D. Department of Orthopaedic Surgery, Seoul St. Mary s Hospital, The Catholic University of Korea College of Medicine, Seoul, Korea Purpose: To evaluate the midterm clinical and histological results after autologous chondrocyte implantation (ACI) for an articular cartilage defect of the distal femoral condyle. Materials and Methods: Twenty four cases with an articular cartilage defect (Outerbridge grade IV) of the femoral condyle that was confirmed by MRI and the arthroscopic findings underwent ACI. Their mean age at the time of surgery was 42.8 years and the mean follow-up period was 53.2 months (range, months). At the last follow up, the articular cartilage view (SPGR) of MRI was examined and the clinical results were evaluated using the HSS and Lysholm scores. In 8 cases, second-look arthroscopy and biopsy were performed and evaluated using histological and histochemical methods. Results: All cases except for one showed well-regenerated articular cartilage on MRI. All cases showed significant clinical improvement in the HSS and Lysholm scores (p<0.0001), with the exception of the Lysholm score of an articular cartilage fracture. Histologically, the regenerated tissue appeared to be a hyaline-like cartilage in all specimens. Conclusion: ACI for the treatment of articular cartilage defects of the distal femoral condyle showed a good clinical and MRI results. In OA, the clinical results were relatively acceptable after an associated high tibial valgus osteotomy. However, a longer term follow-up study will be needed to reach a final conclusion. Key Words: Femoral condyle, Articular cartilage defect, Autologous chondrocyte implantation 서론관절연골은외상과질병또는퇴행성변화에의해끊임없이손상을받으며그빈도도아주높다. Curl 등 6) 의관절경적후향적연구에서관절연골의손상이 63% 나되었고그중변형 Outerbridge 분류 20) 상제4등급이 19.2% 나되었으며, 40세이상이 72% 나차지하였고, 부위는대퇴내과가가장높은빈도를보였다. Hjelle 등 11) 의관절경적전향적연구에서도관절연골손상이환율은 61% 에이르렀으며, 골관절염과슬개골연골연화증을제외한국소적관절연골병변은 19.2% 에불과하였고 80% 가단일병변이었다 3). 이러한관절연골은혈관, 신경, 림프관이없으므로손상에대한치유능력이제한되어병변은더욱진행, 악화되어결국은슬관절전치환술이필요하게된다. 통신저자 : 김정만서울시서초구반포동 505 가톨릭대학교의과대학서울성모병원정형외과 TEL: ㆍ FAX: osjmk@korea.com Address reprint requests to Jung-Man Kim, M.D. Department of Orthopaedic Surgery, Seoul St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea College of Medicine, 505, Banpo-dong, Seocho-gu, Seoul , Korea Tel: , Fax: osjmk@korea.com 210

2 대퇴과관절연골결손의자가연골세포이식술 211 이렇게까지진행되기전제한된범위의관절연골손상에대한치료방법으로는소파관절성형술 (abrasion arthroplasty), 다발성천공술 (multiple drilling), 미세골절술 (microfracture) 등이있으나내구성이떨어지는섬유연골로의재생을보여주며, 정상과같은초자연골로의대치를위해골연골자가혹은동종이식술 (osteochondral autograft or allograft), 자가연골세포이식술 (autologous chondrocyte implantation) 등이시도되고있다 2,9,22). 자가연골세포이식술은 1980년대에동물실험결과가처음보고된후 8), 임상에도적용한바있고 2), 중기및장기추시결과에서도좋은성적을보고하였다 4,7,21,22). 우리나라에서는 2001년 1월 30일처음의약품으로식약청인가를얻어 ( 승인번호 1번 ) 시술하였으며중장기추시결과가아직보고되지않았다. 이에저자들은대퇴내과관절연골결손을대상으로자가연골세포이식술을시행한후추적관찰하였으며, 임상적, 방사선학적결과와이차관절경술의육안적소견, 면역조직학적소견을분석하였다. 대상및방법 1. 연구대상 2001년 5월부터 2006년 7월까지자가연골세포이식술을대퇴내과혹은외과에시행한 24명, 24 관절을대상으로하였다. 24예중남자가 9명, 여자가 15명이었다. 시술당시연령은평균 42.8 세 (13-67세) 였고, 추시기간은평균 53.2개월 (20-82개월) 이었다. 연골결손의원인은골관절염 15예, 박리성골연골염 7예, 외상성관절연골골절 2예였다. 관절연골손상부위는대퇴내과 22 예, 대퇴외과 2예였고, 우측이 13예, 좌측이 11예였으 며, 병변크기는평균 4.0 cm 2 ( cm 2 ) 였다 (Table 1). 골관절염이원인인경우는체중부하단순전후방과 45도후전방굴곡방사선 (Rosenberg 상 ) 소견에서고도의각변형없이중등도의퇴행성변화를보인 (Ahlbäck 분류제2등급제3등급 ) 환자를대상으로하였으며, 관절경검사상 1.0 cm 2 이상크기의 Outerbridge 분류제4 등급연골결손이확인된경우에시행하였다. 체중부하방사선소견상 2도이상의내전대퇴경골각의부정정렬 (malalignment) 을보인 13예에서는자가연골이식전관절연골채취시에근위경골절골술을병행하여시행하였다. 동반된병변으로는골관절염 15예중 12예에서반월상연골파열이관찰되어관절연골시료채취시부분절제술을시행하였다. 2. 시술순서및방법 1) 관절연골시료채취및동반수술모든예에서일차관절경수술시관절연골결손부위를확인하고체중부하부위가아닌과간절흔 (intercondylar notch) 에서관절연골을채취하였다. 채취한표본을셀론텍회사 (Cellontec Co., Seoul, Korea) 에의뢰, 4-5 주간배양증식하여 0.4 cc 1 vial 당 1,200만개의세포로된콘드론 (Chondron) 을이차수술시이식하였다. 관절연골결손부위는미세골절술송곳 (awl) 을이용하여결손부내측에 1-3개의깊이 5 mm 의구멍을만들고, 결손가장자리에도 1 cm 간격으로구멍을만들어놓아나중에이식할때고정이잘되도록준비하였다. 박리성골연골염과외상성관절연골골절에서는골연골편이나연골편을제거하고관절연골결손부위는소파기 (curet) 로깨끗이변연부를정리하였다. 박리성골연골염에서는깊은골결손이존재하여콘드론이식에충분한 Table 1. Demographic Data Etiology OA OCD Trauma Total Gender (male/female) Age (years) (range) Site (right/left) Location of defect (MFC*/LFC ) Size of defect (cm 2 ) Preoperative cartilage defect 4/ (44-67) 7/8 15/ ( ) 100% IV 3/ (13-24) 6/1 6/ ( ) 100% IV 2/0 30 (25-35) 0/2 1/ ( ) 100% IV 9/ (13-67) 13/11 22/2 4.0 ( ) 100% IV Total *MFC, medial femoral condyle; LFC, lateral femoral condyle; Preoperative cartilage defect, Outerbridge grade.

212 송 철ㆍ김정만ㆍ성병윤 외 2인 안정성이 있으므로 이러한 구멍을 만들지 않았다. 골 관 에 수평이 되게 한 다음 콘드론을 부어 넣어 연골 결손부 절염에서는 내전 변형이 2도 이상인 경우 근위 경골 절골 에 둥글고 소복하게 만들고 2분 이상 충분히 굳는 것을 술을 시행하였다. 근위 경골 절골술은 첫 7예에서는 폐쇄 기다린다.

수술후 재활 방법 내측 슬개골 상연에서 내측 대퇴 경골 관절선 1 cm 원 수술후 24시간 내에 지속적 수동 운동기(CPM; 위부까지 직선 피부 절개하는 최소 관절 절개술을 시행하 continuous passive motion machine)를 0-90o 범위 여 관절을 개방하였다. 관절 연골 결손 부위를 확인하고, 에서 30분씩 하루 3차례 시행하였다.

3 212 송 철ㆍ김정만ㆍ성병윤 외 2인 안정성이 있으므로 이러한 구멍을 만들지 않았다. 골 관 에 수평이 되게 한 다음 콘드론을 부어 넣어 연골 결손부 절염에서는 내전 변형이 2도 이상인 경우 근위 경골 절골 에 둥글고 소복하게 만들고 2분 이상 충분히 굳는 것을 술을 시행하였다. 근위 경골 절골술은 첫 7예에서는 폐쇄 기다린다. 그 위에 골막을 덮고 prolene 6-0으로 앞에서 성 절골술을, 나중 6예에서는 개방성 절골술을 시행하되 이미 말한 바와 같이 봉합하였다(Fig. 1). 그 중 첫 2예는 o 10 외전을 목표로 실시하였다. 골막 도포 없이 두었다. 2) 배양 연골 이식술 3. 수술후 재활 방법 내측 슬개골 상연에서 내측 대퇴 경골 관절선 1 cm 원 수술후 24시간 내에 지속적 수동 운동기(CPM; 위부까지 직선 피부 절개하는 최소 관절 절개술을 시행하 continuous passive motion machine)를 0-90o 범위 여 관절을 개방하였다. 관절 연골 결손 부위를 확인하고, 에서 30분씩 하루 3차례 시행하였다. 관절 운동 범위는 거즈로 연골하 골 표면예 출혈이 발생하지 않도록 주의하 견딜수 있는 만큼 시행하며 조금씩 증가시켰으나 이식 후 면서 깨끗이 정리하였다. 내측과의 내측에서 "ㄷ" 자형으 6주까지는 90o 이상의 굴곡은 허용하지 않았다. 이식 후 로 활액막을 절개하고 그 밑의 골막을 채취하되 지방 조 6주까지 체중 부하를 금하였고 이식 후 6주 이후에 바닥 직을 소형 가위로 조심스럽게 제거 하였다. 골막 제거 부 에 발 닿기부터 시작하여 10 kg, 체중의 1/4, 1/2까지 위는 그 위에 남겨 놓았던 활액막으로 봉합하여 다시 덮 단계적인 부분 체중 부하에 이어서 이식 후 12주에 전체 었다. 관절 연골 결손 부위에 바깥쪽 섬유층(outer fi- 중 부하를 시행하였다. 이식 후 6개월 이후에 조깅을 시 brous layer)이 표층이 되도록 관절 연골 결손 부위에 덮 작하였고, 골프, 테니스 등 스포츠는 이식 후 12개월 이 은 다음 전방 귀퉁이에 콘드론 주입구 5 mm 정도만 남긴 후에 허용하였다. 채 prolene 6-0로 주위 관절 연골에 밀폐 봉합하고 섬유 소 아교(fibrin glue, Tisseel; Immuno AG, Vienna, 4. 평가 방법 Austria)로 주위를 밀봉하였다. 콘드론을 주입하여 2분 수술 후 6주, 12주, 6개월, 1년, 그 후로는 매년 한번 정도 굳을 때까지 기다린 후 콘드론 주입구 골막 부위를 씩 외래에 방문하여 수술 후 변화를 점검하였다. 자기 공 마저 봉합하고 섬유소 아교로 밀봉하였다. 전체 24예 중 명 영상은 일차 수술 직전과 최종 추시시 fat-sup- 16예에서는 전통적 자가 연골 세포 이식술을, 나머지 8 pressed 3D SPGR (Three Dimensional Spoiled 예는 젤(gel) 형태의 섬유소 기질(fibrin matrix) 자가 연 Gradient Recalled) 기법으로 촬영하였다. 임상적 평가 골 이식술을 시행하였다. 이것은 섬유질 아교와 콘드론 는 Hospital for Special Surgery (HSS) 와 Lysholm 을 동시에 섞으면서 주입하는 방법이다. 주입 전에 고관 점수15)를 매겨 슬관절의 동통 및 기능의 변화를 분석하였 o 절 및 슬관절을 90 굴곡시킴으로써 연골 이식부가 지면 1) 다. 이차 관절경 검사는 골 관절염 6예, 박리성 골연골염 Fig. 1. A gel type cultured chondrocyte was put on the articular cartilage defect of the MFC (A) and was covered with periosteum and sutured to the articular cartilage with 6-0 prolene (B) in the left knee of 59 years old male.

4 대퇴과관절연골결손의자가연골세포이식술 예에서자가연골이식술후평균 20.1 개월 (2-52 개월 ) 에시행하였고, 삼차관절경검사는골관절염 1 예에서 2차관절경검사후 18개월에시행하였다. 이차관절경검사시 ICRS 3) 등급을측정하였다. 직경 3 mm 의 Turkel 침생검 (Turkel needle biopsy) 으로조직검사를시행하였고, 연골하골을포함한생검조직의두께는 6 mm 였다. 생검조직은 Hematoxylin-Eosin, Safranin O, Masson's Trichrome 염색을통해형태학적변화를, 면역조직화학적염색 (immunohistologic collagen staining) 을통해제2형교원질의생성유무및정도를확인하였다. 통계분석은 SPSS (version 12.0, Chicago, IL) 를이용하여수술전과수술후점수차이를 paired t-test로검정하였으며유의수준 0.05 (p-value <0.05) 로판정하였다. 결과 HSS 점수는골관절염, 박리성골연골염, 외상성관절연골골절에서각각수술전평균 70.1 점, 80.0점, 76.0 점에서수술후최종추시시 80.5 점, 95.7점, 86.0점으로향상되었고, Lysholm 점수는골관절염, 박리성골연골염, 외상성관절연골골절에서각각수술전평균 72.1 점, 81.0점, 76.0점에서수술후최종추시시 81.1 점, 94.6 점, 86.0점으로향상되었다 (Fig. 2). 골관절염군에 서는 HSS 점수와 Lysholm 점수모두에서수술전에비해수술후통계적으로유의한정도로향상된양호 (good) 의결과를보였으나 (p<0.0001) 정상과비교해서는약간의증상이남아있었다. 박리성골연골염군에서는 HSS 점수와 Lysholm 점수모두에서수술전에비해수술후통계적으로유의한정도로향상된우수 (excellent) 의결과를보였다 (p<0.0001). 외상성관절연골골절군에서는 HSS 점수는수술전에비해수술후통계적으로유의한정도로향상된우수결과 (p<0.0001) 를보였고, Lysholm 점수도수술전에비해수술후점수가향상된우수결과를보였으나통계적으로는유의한정도는아니었다 (p=0.1257). 골관절염군절골술의대퇴경골각은최종추시시평균외전 4.8 o 가되었다. 골관절염군중 5예에서는근위경골절골술시고정을위해사용한금속판및나사못제거술후, 나머지 1예에서는수술부위감염으로인해서관절경적세척술및활액막전절제술을위해이차관절경수술을시행하였고, 박리성골연골염군중 1예에서는자가연골이식술을시행한반대측슬관절의외상으로인해발생한관절경적유리체제거술시에, 나머지 1예에서는환측슬관절동통으로인해이차관절경수술을시행하였다. 골관절염 1예에서는지속적인슬관절동통을호소하여삼차관절경수술을시행하였다. 이차관절경수술을시 Fig. 2. (A) Histogram showing the mean HSS score of OA, OCD and articular cartilage fracture group checked preoperatively and at the last follow-up, respectively. In OA, OCD and articular cartilage fracture group, the HSS scores at the last follow-up were significantly improved than preoperative condition (p<0.0001). (B) Histogram showing the mean Lysholm score of OA, OCD and articular cartilage fracture group checked at preoperative and at the last follow-up, respectively. In OA and OCD, the Lysholm scores at the last follow-up were significantly improved than preoperative condition (p<0.0001). In articular cartilage fracture group, the score was not significantly different between the preoperative and the final follow-up condition (p=0.1257).

214 송 철ㆍ김정만ㆍ성병윤 외 2인 행한 8명, 삼차 관절경 수술을 시행한 1명에서 관절경 소 소강 내에서 살아있는 연골 세포를 발견할 수 있었다. 그 견상 이식된 부위가 백색의 관절 연골로 덮여 있음을 관 러나 Safranin O 염색에서는 표면층의 염색 정도가 정상 찰 할 수 있었다.

3) 이차 관절경 수술시 이식된 부위에서 채취한 관 잘 염색되어 나타났다(Fig. 4). 절 연골 조직의 Hematoxylin-Eosin, Safranin O, 최종 추시 시 촬영한 자기 공명 영상 소견상 23예에서 Masson's Trichrome염색에서 연골 조직의 기질에 있는 관절 연골은 성공적으로 재생되었음을 확인하였으나 (Fig.

수술 후 합병증으로는 자가 연골 이식술 후 1예에서 감염이 발생하여 관절경적 세척 술 및 활액막 전 절제술을 시행하여 자가 연골 이식 부위 의 파손 없이 치유 되었고, 골관절염 1예와 박리성 골연 골염 1예에서 이식 부위의 과성장이 평균 7.

A second look arthroscopic biopsy specimen in the left knee of 54 years old female osteoarthritic knee in 3 years and 2 months after operation.

5 214 송 철ㆍ김정만ㆍ성병윤 외 2인 행한 8명, 삼차 관절경 수술을 시행한 1명에서 관절경 소 소강 내에서 살아있는 연골 세포를 발견할 수 있었다. 그 견상 이식된 부위가 백색의 관절 연골로 덮여 있음을 관 러나 Safranin O 염색에서는 표면층의 염색 정도가 정상 찰 할 수 있었다. 이차 관절경 수술시 육안으로 관찰된 초자 연골보다 떨어지는 결과를 보였다. 제2형 교원질에 이식 부위의 치유 정도는 ICRS 등급 상 8예 모두 거의 대한 면역 조직 화학적 염색을 시행한 8예에서 정도의 차 정상(nearly normal, Grade II) 소견을 보여 주었고 이는 있지만 초자 연골의 구성 성분인 제 2형 교원질이 (Fig. 3) 이차 관절경 수술시 이식된 부위에서 채취한 관 잘 염색되어 나타났다(Fig. 4). 절 연골 조직의 Hematoxylin-Eosin, Safranin O, 최종 추시 시 촬영한 자기 공명 영상 소견상 23예에서 Masson's Trichrome염색에서 연골 조직의 기질에 있는 관절 연골은 성공적으로 재생되었음을 확인하였으나 (Fig. 5), 외상성 관절 연골 결손 환자 1명은 섬유질-콘 드론 혼합액 주입 후 골막을 덮지 않았던 증례로서 수술 1년 후 촬영한 자기 공명 영상에서 처음보다 연골 결손 크기는 줄었으나 여전히 결손 부위가 남아 있었고 지속적 으로 통증을 호소하여 술후 1년 5개월에 자가 골연골 이 식술(OATS)을 시행하였다. 수술 후 합병증으로는 자가 연골 이식술 후 1예에서 감염이 발생하여 관절경적 세척 술 및 활액막 전 절제술을 시행하여 자가 연골 이식 부위 의 파손 없이 치유 되었고, 골관절염 1예와 박리성 골연 골염 1예에서 이식 부위의 과성장이 평균 7.5개월(3-12 개월)에 관찰되었으나 술후 평균 23개월(19-27개월)에 정상화되었으며 통증, 관절 부종, 걸림(catching) 등의 증상이 없어 추가적인 수술은 시행하지 않았다. 고 찰 Fig. 3. A second look arthroscopic biopsy specimen in the left knee of 54 years old female osteoarthritic knee in 3 years and 2 months after operation. Biopsy specimen with 3 mm diameter Turkel needle from the ACI site of medial femoral condyle with close up view of the biopsy site (lower inset). Biopsy specimen at ACI site showed thicker articular cartilage (upper insert A) than normal articular cartilage of the lateral femoral condyle (upper insert B). 관절 연골 결손 치료의 궁극적 목표는 병변 부위가 초 자 연골로 재생되어서 정상적인 슬관절 기능을 회복하는 13) 데 있다. 소파 관절 성형술과 다발성 천공술은 이제는 더 이상 사용되지 않으며, 미세 골절술도 그 술기가 간단 하여 사용되고 있으나 대부분 제 1형 교원질의 섬유 연골 Fig. 4. Staining of the same specimen shows viable chondrocytes in lacunae with a uniform matrix. (A) The red color of the superficial layer of the biopsy specimen is thinner than the control specimen on safranin-o staining ( 40). (B) The Masson's trichrome stain of the biopsy specimen shows a typical distribution of collagen fibers ( 40). (C) Immunohistochemical staining for type II collagen shows that the positivity is evenly & diffusely extended to whole layer of the extracellular matrix ( 40).

preoperatively (A-1) and successful repair (A-2).

preoperatively (B-1) and successful repair at final follow-up (B-2).

cartilage (C-1) and successful repair at final follow- up (C-2).

자가 골연골 이식술은 Hangody 등 에 의한 골 병변 16명 중 14명에서 만족할 만한 임상 결과를 보였 10년 추시 결과에서 대퇴 과 병변의 92%에서 좋은 결과 다.

Peterson 등22)도 110 2 2 cm 에서 4 cm 이하인 경우에만 시행될 수 있는 단점이 예의 2-9년 추시에서 대퇴골 병변의 92%에서 '양호' 내 있다.

6 215 대퇴 과 관절 연골 결손의 자가 연골 세포 이식술 Fig. 5. MRIs of the MFC of the right OA knee of 59 years old man shows full thickness defect of articular cartilage, preoperatively (A-1) and successful repair (A-2). MRIs of the MFC of the right OCD knee of 20 years old man shows full thickness defect of articular cartilage, preoperatively (B-1) and successful repair at final follow-up (B-2). MRIs of the injured MFC of the right knee of 25 years old man shows full thickness defect of the articular cartilage (C-1) and successful repair at final follow- up (C-2). (fibrocartilage)로 치유되어 정상보다 물리적 특성이 떨 13) 9) 등2)은 자가 연골 이식술 후 평균 44개월 추시하여 대퇴 어진다. 자가 골연골 이식술은 Hangody 등 에 의한 골 병변 16명 중 14명에서 만족할 만한 임상 결과를 보였 10년 추시 결과에서 대퇴 과 병변의 92%에서 좋은 결과 다. 그 중 15예에서 2차 관절경 추시를 하였는데 11명에 를 보여 주었지만 공여부가 한정되어 병변의 크기가 1 서 초자 연골 생성을 확인하였다. Peterson 등22)도 cm 에서 4 cm 이하인 경우에만 시행될 수 있는 단점이 예의 2-9년 추시에서 대퇴골 병변의 92%에서 '양호' 내 있다. 지 '우수'의 임상 결과와 53명에 시행한 2차 관절경 조직 자가 연골 이식술은 비록 자가 연골 채취와 이식 등 검사 상 37예 중 17예에서 초자 연골과 비슷한 연골을 두번 수술해야 하고 관절을 개방 절개해야 한다는 단점이 확인하였다. 본 연구에서도 이차 관절경 수술을 시행한 있지만 큰 병변에도 시행 할 수 있고 초자 연골로의 생성 전 예에서 이식된 부위가 회백색의 관절 연골로 덮혀 있 8) 을 기대 할 수 있는 술식이다. Grande 등 이 관절 연골 음을 관찰할 수 있었다. Vasara 등26)은 자가 연골 세포 전층 손상을 만든 쥐 모델에 실험적으로 자가 연골 이식 이식술 후 1년 추시 관찰에서 2차 관절경 수술을 통해 을 시행한 이후 많은 임상 결과가 발표 되었다. Brittberg 시행한 함몰 경도 검사(indentation stiffness test)에서

7 216 송철ㆍ김정만ㆍ성병윤외 2 인 정상연골의 62% 경도를보여초자연골과비슷한성분을지닌관절연골이생성되었음을보고하였다. 자가연골이식술후정상초자연골의생성을확인하는방법은 2차관절경추시와이식부위의생검에의해서가능하다. Hematoxylin-Eosin 염색은관절연골세포의형태학적변화를, Safranin O 염색은 glycosaminoglycan 분포를볼수있으며, Masson Trichrome 염색은교원질섬유 (collagen fiber) 의방향을통해교원질의분포를알수있다. 또한제2형교원질에대한단클론 (monoclonal) 항체를이용한면역조직화학적염색을통해제2형교원질의생성유무와그정도를평가하였다. 생검소견상초자연골은성숙한소강 (lacuna) 내에있는연골세포가유리모양의기질내에위치하면서광학현미경검사상교원질다발 (bundle) 이보이지않고면역조직화학적검사상제 2형교원질과 Safranin O 염색소견을보이고제 1형교원질염색은보이지않는경우이다 19). 그외에도관절연골의생존과성숙도 (maturation) 를평가하기위한비침습적인방법으로자기공명영상이매우유용하게활용될수있다 10). 특히 fat-suppressed 3D SPGR 기법을이용하면해상력이높기때문에관절연골의정확한용적과병변을찾아낼수있다 24). Polster 등 23) 은수술후촬영한 3D SPGR 영상에서자가연골이식술의정상소견으로초기에는이식된조직에단백다당 (proteoglycan) 혹은교원질등이없고단지연골세포만으로구성되어있으므로좀더균일한영상을보이고점차성숙되면서좀더이질적인 (heterogenous) 영상을보인다고하였다. 이에반해병변부위의불충분한충전, 불규칙한관절표면이나균열, 주위관절연골과의표면부조화 (surface incongruity) 등이있으면이상소견으로보았다. 따라서자기공명영상에서보이는관절연골의온전성 (integrity), 형태, 관절연골신호강도등을조사하여자가연골세포이식술의결과를평가할수있다. Minas 16) 는골관절염 71명에게자가연골세포이식술을시행하고평균 4년 (2-7 년 ) 이상추시관찰을하였는데수술 4-6개월후에통증감소가시작되며수술후 2 년까지지속된다고하였다. 본연구에서는골관절염과박리성골연골염에서는 HSS 점수와 Lysholm 점수모두에서통계적으로유의한정도로향상된결과를보였다. 외상성관절연골골절에서도 ' 우수 ' 의결과를보였으나 2예로증례수가적어임상적의미를부여하기는어려워향후증례를더추가하여야할것이다. Koshino 등 14) 은근위경골외반절골술시행 2년후추시관찰에서외반각이 5도이상일수록, 내측관절간격이증가할수록관절연골재생이더잘발생하였다고보고하였다. 따라서골관절염시대퇴-경골정렬은매우중요하며내반을보이는예에서근위경골외반절골술을동시에시행하여야임상적및조직학적으로자가연골이식술성공을보장할수있는한인자라고생각한다. 전통적자가연골이식술은배양된연골결손부위에골막을덮은후봉합하고자가연골배양세포액을주입하는방법이다. 그러나이방법은이식초기의세포층간박리 (delamination), 이식된골막의불완전한결합, 봉합시주위관절연골의손상, 골막의과성장등의문제점이발생할수있다 17,22). 이러한문제점을해결하기위해서골막대신섬유소아교 (fibrin glue), Hyaluronan, 그리고제 1 또는 3형교원질막 (Type I/III collagen membrane) 과결합한자가연골이식술을시행하여좋은임상결과를보고하였다 5,18,25,27). 본연구에서는외상성관절연골골절 1예에서자가연골이식술이실패하여술후 1년 5개월에자가골연골이식술을시행하였는데실패한원인중하나는자가연골이식술시섬유소아교- 콘드론의강도가약하고이식부위가표면이둥글게유지되어야하지만체중에의해납작해진데다이식부위에골막을덮지않아서이식이실패한것으로생각된다. 골막덮개없는섬유소아교-콘드론의사용은포용형결손 (contained defect) 에는유용할수도있겠으나골관절염같이비포용형결손 (non-contained defect) 에서는위험할수있다. 그러나 2분경과후상당히단단해지므로골막을액체상태인것보다훨씬덜조밀하게봉합해도되는점이편리하다. 봉합연골세포이식술시골막의역할이관절연골재생을증진시키는것이아니라단지이식된자가연골세포의누출을막는방패막역할만한다는보고도있어 12) 추후자가연골이식술에서골막의역할에대한연구가필요할것으로사료된다. 본연구의결함은모든예에서조직생검및검사를시행하지못하고임상적으로문제가발생된예에서만시행하였다는것이며, 또한근위경골외전절골술을모든예에서시행하지않고내전변형이심한예에서만시행하였으므로이절골

8 대퇴과관절연골결손의자가연골세포이식술 217 술의시행여부에따르는임상결과에차이가있을수있어그영향을더깊이연구하기위하여더많은증례가필요하다. 그러나본논문의주요관점은자가연골이식술의모든면을다평가하려는것은아니고비교적장기추시가가능했으므로이식술의성공인자가무엇인가와이식된연골의제 2형교원질생성여부를확인함으로서향후시술방향을제시하기위한초보적성격의관찰임을말하고싶다. 결론자가연골세포이식술은골관절염, 박리성골연골염, 외상성연골골절로인한대퇴과연골결손에좋은결과를보였고, 특히골관절염에서는근위경골절골술을추가하여대퇴경골각을외전상태로개선하여좋은결과를보였다. 그러나확실한결론을얻기위하여는장기적인추시가요구된다. 참고문헌 1. Binazzi R, Soudry M, Mestriner LA, Insall JN: Knee arthroplasty rating. J Arthroplasty, 7: , Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L: Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med, 331: , Brittberg M, Winalski CS: Evaluation of cartilage injuries and repair. J Bone Joint Surg Am, 85(Supple 2): S58-S69, Brown WE, Potter HG, Marx RG, Wickiewicz TL, Warren RF: Magnetic resonance imaging appearance of cartilage repair in the knee. Clin Orthop Relat Res, 422: , Choi SW, Park SW, Oh IS, et al: Second look arthroscopic finding after fibrin matrix autologous chondrocyte implantation for the treatment of articular cartilage defect of the knee -Preliminary report-. J Korean Arthro Soc, 11: 1-6, Curl WW, Krome J, Gordon ES, Rushing J, Smith BP, Poehling GG: Cartilage injuries: a review of 31,516 knee arthroscpoies. Arthroscopy, 13: , Fu FH, Zurakowski D, Browne JE, et al: Autologous chonderocyte implantation versus debridement for treatment of full-thickness chondral defects of the knee: an observational cohort study with 3-year follow-up. Am J Sports Med, 33: , Grande DA, Pitman MI, Peterson L, Menche D, Klein M: The repair of experimentally produced defects in rabbit articular cartilage by autologous chondrocyte transplantation. J Orthop Res, 7: , Hangody L, Füles P: Autologous osteochondral mosaicplasty for the treatment of full-thickness defects of weight-bearing joints: ten years of experimental and clinical expreience. J Bone Joint Surg Am, 85(Suppl): S25-S32, Henderson IJ, Tuy B, Connell D, Oakes B, Hettwer WH: Prospective clinical study of autologous chondrocyte implantation and correlation with MRI at three and 12 months. J Bone Joint Surg Br, 85: , Hjelle K, Solheim E, Strand T, Muri R, Brittberg M: Articular cartilage defects in 1,000 knee arthroscopies. Arthroscopy, 18: , Kajitani K, Ochi M, Uchio Y, et al: Role of the periosteal flap in chondrocyte transplantation: an experimental study in rabbits. Tissue Eng, 10: , Knutsen G, Engebretsen L, Ludvigsen TC, et al: Autologous chondrocyte implantation compared with microfracture in the knee. A randomized trial. J Bone Joint Surg Am, 86: , Koshino T, Wada S, Ara Y, Saito T: Regeneration of degenerated articular cartilage after high tibial valgus osteotomy for medial compartmental osteoarthritis of the knees. Knee, 10: , Lysholm J, Gillquist J: Evaluation of knee ligament surgery results with special emphasis on use of a scoring scale. Am J Sports Med, 10: , Minas T: Autologous chondrocyte implantation in the arthritic knee. Orthopedics, 26: , Minas T, Peterson L: Advanced techniques in autologous chondrocyte transplantation. Clin Sports Med, 18: 13-44, Nehrer S, Domayer S, Dorotka R, Schatz K, Bindreiter U, Kotz R: Three-year clinical outcome after chondrocyte transplantation using a hyaluronan matrix for cartilage repair. Euro J Radio, 57: 3-8, 2006.

9 218 송철ㆍ김정만ㆍ성병윤외 2 인 19. Nehrer S, Spector M, Minas T: Histologic analysis of tissue after failed cartilage repair procedures. Clin Orthop Relat Res, 365: , Outerbridge RE: The etiology of chondromalacia patellae. J Bone Joint Surg Br, 43: , Peterson L, Minas T, Brittberg M, Lindahl A: Treatment of osteochondritis dissecans of the knee with autologous chondrocyte transplantation: results at two to ten years. J Bone Joint Surg Am, 85(Suppl 2): S17-S24, Peterson L, Minas T, Brittberg M, et al: Two- to 9-year outcome after autologous chondrocyte transplantation of the knee. Clin Orthop Relat Res, 374: , Polster J, Recht M: Postoperative MR evaluation of chondral repair in the knee. Eur J Radi, 54: , Recht M, Bobic V, Burstein D, et al: Magnetic resonance imaging of articular cartilage. Clin Orthop Relat Res, 391: , Steinwachs M, Kreuz PC: Autologous chondrocyte implantation in chondral defects of the knee with a type I/III collagen membrane: A prospective study with a 3-year follow-up. Arthroscopy, 23: , Vasara AI, Nieminen MT, Jurvelin JS, Peterson L, Lindahl A, Kiviranta I: Indentation stiffness of repair tissue after autologous chondrocyte transplantation. Clin Orthop Relat Res, 433: , Visna P, Adler J, Pasa L, Kocis J, Cizmar I, Horky D: Autologous chondrocyte transplantation for the treatment of articular defects of the knee. Scripta Medica (BRNO), 76: , = 국문초록 = 목적 : 대퇴과관절연골결손을위한자가연골세포이식술후임상적및조직학적중기추시결과를보고하고자한다. 대상및방법 : 자기공명영상및관절경소견상슬관절대퇴과연골결손을보인 Outerbridge 분류제 4 등급 24 명 24 관절에자가연골세포이식술을시행하였다. 평균연령은 42.8 세였고추시기간은평균 53.2 개월 (20-82 개월 ) 이었다. 임상적경과는수술전과최종추시시의 HSS 점수와 Lysholm 점수로평가하였고, 자기공명영상의 SPGR 기법으로관절연골재생상태를확인하였다. 관절경추적및생검은 8 예에서시행하였다. 결과 : 자기공명영상소견상 1 예를제외한 23 예에서관절연골은성공적으로재생되었으며, HSS 점수는수술후최종추시시모두향상된결과를보였고 (p<0.0001), Lysholm 점수는모든군에서향상된결과를보였으나외상성관절연골골절에서만통계적으로유의하지않았다 (p=0.1257). 조직생검결과 8 예모두에서초자연골양조직으로재생되었다. 결론 : 자가연골세포이식술은대퇴과연골결손치료시우수한결과를보였고골관절염시에는근위경골절골술을같이시행함으로서비교적좋은결과를보였다. 그러나확실한결론을얻기위해서는장기적인추시가요구된다. 색인단어 : 대퇴과, 관절연골결손, 자가연골세포이식술

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( ) Jkra076.hwp Vol. 11, No. 4, December, 2004 Objective: Ultrasonography (USG) of joints has a unique position for the diagnosis of joint diseases. Bone surface, cartilage, periarticular soft tissue and their pathologic