2 목차 초대논평 3 Justin P. Cobb, BMBCh FRCS MCh 포커스: 장요근 충돌증후군 인공관절치환술에서 가장 중요한 네가지 합병증 6 Harry E. Rubash, MD 인터뷰 Contoura: 새로운 해부학적 모양의 대퇴 골두 10 Thomas Zu

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1 CeraNews ISSUE 2/2014 The Orthopaedic Landscape Information Journal 포커스 장요근 충돌증후군 삽입물 주위 관절 감염 CeraNews

2 2 목차 초대논평 3 Justin P. Cobb, BMBCh FRCS MCh 포커스: 장요근 충돌증후군 인공관절치환술에서 가장 중요한 네가지 합병증 6 Harry E. Rubash, MD 인터뷰 Contoura: 새로운 해부학적 모양의 대퇴 골두 10 Thomas Zumbrunn, PhD, Michael P. Duffy, MD, Andrew A. Freiberg, MD, Harry E. Rubash, MD, Henrik Malchau, MD, Orhun K. Muratoglu, PhD 포커스: 삽입물 주위 관절 감염 금속 삽입물 알레르기와 삽입물 주위 관절 감염의 감별진단 12 Burkhard Summer, PhD and Peter Thomas, MD, PhD 과학 패러다임의 변화 16 인공관절치환술에서의 생물학적 Big Bang Sylvia Usbeck and Leslie F. Scheuber 삽입물 병리학 최신정보 23 고관절치환술 후 금속 삽입물과 관련된 병리학적 문제 치료에서의 관절치환술 Sylvia Usbeck and Leslie F. Scheuber 동향 인공견관절치환술 동향과 전망 28 Felix Zeifang, MD, PhD 인터뷰 새소식 학회 및 워크샵 30 최신 뉴스 31 구독 팁 32 Cover: lightwise / 123RF Stockfotos You can download PDFs with additional information to the articles in this issue via the QR codes. All articles are online at Published by: CeramTec GmbH Medical Products Division CeramTec-Platz 1 9 D Plochingen, Germany Phone: Fax: medical_products@ceramtec.de Chief Editor: Sylvia Usbeck Concept and editing: Sylvia Usbeck Florence Petkow Leslie F. Scheuber Layout and production: LoopKomm Infomarketing GmbH Phone: mail@loopkomm.de Your contact: Dieter Burkhardt Vice President Sales and Marketing Phone: d.burkhardt@ceramtec.de Paul Silberer Vice President Sales and Product Management Phone: p.silberer@ceramtec / 2014

3 초대 논평 3 친애하는 독자여러분께 의료 비용이 점차적으로 증가하고 있는 상황에서 인공관절치환술은 2014년도에 중요한 사회적 과제로 남아있으며, 비용 증가 문제는 의료의 모든 분야에 산재해 있습니다. 인공관절치환술 에서 의사는 수많은 결정을 내려야 하며, 그러한 사실은 의사들이 균형을 유지하는데 있어서 더없 이 무거운 부담요소로 다가옵니다. 우리 모두는 환자에게 최선의 치료를 행하고 싶어하지만, 동시 에 의료비용이라는 문제에 직면하게 됩니다. 어떤 분야의 의료체계에서 일하고 있든지, 당신이 내 린 결정에 대한 단기, 중기, 혹은 장기간의 결과 평가는 매우 중요합니다. 다음의 두 가지가 이러한 평가에 중요한 요소입니다. 하나는 기구 및 삽입물 조합 선택에 대한 구매자의 비용이고, 다른 하나 는 이러한 선택에 따른 환자에 대한 가치입니다. 다른 모든 요소에 있어서 우리들은 점점 더 통찰 력 있는 소비자가 되어가고 있지만, 이상하게도 의료분야 소비에 있어서는 크게 뒤쳐져 있습니다. 의료 구매자는 최근 공급자에게 기구 비용 절감을 강하게 요구해 오고 있습니다. 하지만 환자들의 수명은 더욱 길어졌고, 그래서 의료 선택의 가치는 더욱 중요해졌으며, 그러한 선택은 환자들의 삶 의 질을 향상시킬 수 있고 심지어는 수명 연장도 가능하게 하기 때문에, 기구 비용 문제는 중요한 일입니다. 특정 삽입물 조합을 선택할 때 의사와 그의 환자에게 제공할 수 있는 몇몇 요소들에 대 한 정보를 CeraNews 이번 호를 통해 접해보시기 바랍니다. 지난 수십년동안 인공관절치환술 산업/등록 컴플레스 는 삽입물 생존률을 실측 자료 및 시멘트 위 에 고정한 사례로 규정하고, 이를 등록하는데 매진함으로써 기능성의 단순화를 지지해왔습니다. 시 멘트 인공관절치환술 후 모든 이들이 이에 대하여 만점의 점수를 주었으며, 이보다 더 좋은 것은 없다고 표현하였습니다. 이 동일한 산업/등록 컴플렉스 는 인공관절치환술의 실패 사례들을 수집 하고 실패를 정의하였습니다. 따라서 최소한의 장기 결과들이 있고 재치환 할 필요가 있는 관절은 실패 사례로 간주되지만, 반면 삽입물 주위 골절에서 삶의 질을 위해서 긴 금속판과 상당한 정복 을 시행한 경우에 있어서는 주대가 바뀌지 않는 한 어떠한 등록 기관에서도 언급되지 않았습니다. 따라서 등록 기관들의 결론들은 항상 포괄적인 것이 아니라, 그들의 특정한 시각을 통해 본것만 보 고하고 있습니다. 따라서 정형외과의사와 환자들로 구성된 의료시장이 이러한 결론에 큰 관심을 기 울이지 않는 것처럼 보이는 것은 흥미로운 일입니다. 삽입물 고정과 관련해서 보면, 등록 기관들은 시멘트를 선호하지만 반면 의료시장은 이 시멘트로부터 점점 더 거리를 두고 있습니다. 5년 전부터 의 전 세계 정형외과의사들과 환자들이 등록 기관들의 데이터를 통하여 무시멘트 삽입물 고정이 실 제로 더 효과적이고 더 안전 할 수 있다는 것을 알고 있음을 확인했습니다. 인공 관절면 선택에 있어서도 위와 같은 현상이 일어나는 것처럼 보입니다. 세라믹-세라믹 관절과 세라믹-폴리에틸렌 관절이 지금 주로 사용되고 있습니다. 왜 그럴까요? 정형외과의사와 환자 모두 저렴한 관절 조합을 이용하면 비용은 조금 줄어들지만, 인공관절 치환술 후 첫 10년동안에는 큰 문 제가 발생하지 않는다 하더라도 인공관절의 궁극적인 고정 기간은 짧아질 수 있다는 것을 알고 있 기 때문입니다. 환자와 의료 서비스 공급자에게 있어서, 수술로 인하여 환자의 일생 동안 큰 치료 비용이 예견된다면 경제적으로는 잘못된 것 입니다. 운동을 한 후 대퇴부와 서혜부에 발생한 통증은 등록 기관에서 반드시 기록하는 증상들은 아닙니 다. 이번 호에 실린 Harry Rubash의 논문에서는 그 동안 존재했으나 한동안 무시했던 증상인 서혜 부 통증 문제를 제기했습니다. 이 통증은 삽입물을 삽입할 때 정형외과의사가 저지른 실수때문일 까요, 아니면 대퇴 주대 길이 때문일까요? 아니면 생체 마모적 원인 때문에 발생하는 통증일까요? 보스턴 Orhun Muratoglu 그룹의 논문에서는 인공 대퇴골두의 날카로운 경계에 연조직이 충돌함으 로써 발생하는 서혜부 통증을 줄일 수 있는, 새로운 대퇴골두의 디자인이라는 아주 흥미로운 개념 을 선보이고 있습니다. 큰 직경으로 구성된 금속-금속 또는 금속-폴리에틸렌으로 만든 관절들이 이 디자인에 적용될 수 있습니다. 힘줄들과 다른 연부조직들을 위해 설계된 이 매력적이고 부드러 운 곡선은 특히 메탈-폴리에틸렌 같이 습윤성이 낮은 관절 조합들에서 체액의 고임현상을 개선시 키는 뛰어난 생마모적 수행 능력 또한 보이고 있습니다. 관절 조합이 이미 친수성이 매우 높은 상 태인 경우, 더 작은 세라믹 관절들로 구성된 생물학적 시스템에서도 이 효과가 주목할 정도로 발휘

4 4 초대 논평 될지는 지켜봐야 합니다. 이는 매우 흥미로운 사실이 될 것이며, 거시적인 시점에서는 생마찰학에도 속한다고 할 수 있습니다. 생마찰학 역시 또 하나의 핵심 요소입니다. 관절 소재 성분들 역시 뮌헨 출신의 Burkhard Summer의 논문의 저변에 기술된 중요한 내용입니다. Summer는 인공관절치환술에서 특정 입자에 대한 인간 면 역 체계의 다양한 반응들과 그러한 면역 반응의 다양한 표현에 대해 보고하고 있습니다. 이 문제는 매우 화제가 되는 내용으로 이번 논문에서 우리는 이 반응상태의 주된 특징들을 어떻게 정리할 수 있 고, 이 반응상태들을 어떻게 정량화할 수 있는지에 대한 내용을 제시할 것입니다. 이 반응상태는 가변 적인 것처럼 보이기도 하나, 한 부분에 있어서는 놀라울 정도로 일반적인 일이기도 합니다. 따라서 우리의 면역 체계는 세라믹 입자들에 대한 반응과는 분명히 다르게 금속 나노 입자나 이온에 대해서 반응하며, 이러한 점들이 세라믹이란 소재를 훨씬 더 매력적인 인공 관절 소재로 만들고 있습니다. 인간 세포들이 마모 입자들에 대하여 예상 밖의 반응을 보일 경우, 인간의 진핵(eukaryotic) 세포들 과 박테리아의 원핵(prokaryotic) 세포 들 간의 상호 작용은 훨씬 더 복잡해집니다. 삽입물이나 혼합 물들이 추가될 경우 이들의 상호 작용은 훨씬 더 복잡해집니다. 마모 입자들은 면역 반응에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 삽입물들에 바이오필름이 더 잘 유착하도록 만드는 표면 특징일 수 있습니다. 이번 호에서, 여러분은 이와 더불어 환자들에게 감염이 더 잘 발생하게 만드는 다양한 요인에 대해 연구한 내용들을 보게 될 것입니다. 이런 요인들 중에는 지나치게 뚱뚱한 것과 지나치게 마른 것이 포함될 것이란 사실은 전혀 놀라운 일은 아닙니다. 부식은 최근 몇 년 사이 보도된 뉴스의 주요 부분을 차지해 왔는데, 부식에 대한 내용이 없다면 인 공 관절에 대한 어떠한 새로운 내용도 완전 할 수는 없습니다. 과학은 나날이 발전하고 있습니다. 이번 CeraNews호에서 여러분은 염증 세포들이 단순히 부식후의 반응물이 아니라, 실제로 부식을 발생시키는데 중요한 역할을 할 수 있다는 증거를 보게 될 것입니다. 따라서 이번 CeraNews호에서는 과학인 내용들과 획기적인 발전 성과들 및 귀중한 경험들을 일부분 소개할 것입니다. 생마찰학은 실제 우리가 살면서 많은 방식으로 접하고 있는 분야지만, 대부분 정 형외과의사들이 아직 편안하게 사용하는 용어는 아닙니다. 이번 호에 수록된 논문들이 우리에게 보 여주는 것은, 인간의 경이로울 정도로 복잡한 생물학적 시스템은 분자 수준부터 사회적 수준에 이 르기까지 많은 부분에 있어서 인공 삽입물과 상호 작용을 하고 있다는 점입니다. 분자 수준에서 효 소들이 실제적인 문제들을 초래할 수 있으며, 세포 수준에서 마모 입자는 확실히 염증 메커니즘들에 영향을 미치며 동시에, 박테리아 바이오필름이 인공 관절 표면에 잘 유착되는데 있어서 직접적인 영 향을 미칩니다. 매끄러움 역시 인공 관절의 마찰을 줄이는 물리적 속성으로, 테이퍼 전반에 걸쳐 회 전력을 줄이고 부식을 줄이는 동시에, 거시적 수준에서도 장요근의 힘줄 기능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 사실들이 현재 정형외과의사가 이해할 수 있는 정도의 생마찰학에 속합니다. 또한 인간적인 관점에서 보면 이러한 요소들은 우리가 각 환자와 결정해야할 중요한 점들이며, 사회 적인 관점에서 인공관절이 평생 사용하여야 할 새로운 관절인 중요한 가치라는 점을 인식해야 합니 다. 환자들은 단기, 중기 그리고 장기적인 관점에서 인공관절 가치를 고맙게 생각하게 될 것입니다. 감사합니다. Justin P. Cobb, BMBCh FRCS MCh

5 5 Justin P. Cobb, BMBCh, MCH, FRCS는 옥스포드 대학교 Magdalen College에서 수학하고 1982년 졸업했으며 옥스포드, 런던 및 브라이튼에서 수련을 받았습니다. 수술 가능한 골육종에 서 예후 인자들 이란 제목의 석사 논문을 썼습니다. 1991년 미들섹스(Middlesex)에서 컨설턴트 정 형외과의로 임명되었습니다. 그는 1992년 Hunterian* Professorship상을 수상했습니다. 런던 대 학교 병원(University College London Hospitals, UCLH)에서 컨설턴트로, 런던 대학교(University College London)에서 명예 부교수로 총 15년간 근무한 후, 그는 2005년 정형외과 과장으로 임 페리얼 대학(Implerial College)에 합류하게 되었습니다. 1992년 미들섹스(Middlesex) 특별 신탁 기금에서 그에게 첫 번째 연구비를 지급했는데, 이 연구비는 그가 Brian Davies과의 공동 연구를 통해 세계 최초 촉각에 기초한 로봇 조수(haptic based robotic assistant)인 아크로봇(Acrobot) 을 개발하는데 기여하였습니다. 체어링 크로스 캠퍼스(Charing Cross Campus)에 소재한 MSk 연구소와 사우스 케싱톤(South Kensington)에 있는 엔지니어 들 사이에 긴밀한 연계있는데, 이것은 결국 Wellcome Trust와 EPSCRC**로부터 천백만 파운드 연구비를 받은 OsteoArthritis Centre의 탄생으로 이어지게 되었습니다. 체어링 크로스에 있는 환자 베이스는 기계 공학 부문의 Andrew Amis, 바이오 의 료 공학의 Anthony Bull, 재료 과학의 Molly Stevens, 마찰학(Tribology)의 Phillippa Cann 및 토목 공학의 Andrew Phillips 를 포함해 이 대학 전반에 걸친 여러 연구자들과의 공동 프로젝트를 위한 이상적인 자료를 제공해 주었으며, 이러한 다학제 적 협업은 현재 MSk 연구팀으로까지 이어지게 되었습니다. 그는 Alison McGregor와 함께 정형외과 입원 병동과 같은 층에서 일하는 25명 이상의 정형외과의사들, 물리 치료사들, 과 학자들과 엔지니어들로 구성된 한 그룹을 이끌고 있으며, 그들과의 협업 연구 결과들을 정형외과 환자들의 임상 치료와 수 술에 직접적으로 적용하고 있습니다. 최근에 이 프로젝트들은 상해 입은 병사들의 구제에 합류되었습니다. 세계 최초, 3D 기획, 3D 인쇄 및 로봇 공학들의 조합은 간결한 최소 침습 관절 구제술***을 가능하게 만들었습니다. 이 세계 최초의 수술은 국방 의료 재활 센터 헤들리 코트(Defense Medical Rehabilitation Centre Headley Court)와의 협업을 통해 달성되었습니다. MSk 연구소는 EPSRC 같은 연구 위원회들과 Wellcome Trust, ORUK 및 Michael Uren Foundation 같은 대형 자선 신탁들 로부터 연구비를 지원 받을 뿐만 아니라, 보행 및 보행과 관련된 관절 건강과 질환에 대한 대형 연구의 일환으로 그들의 보 행을 검사하기 위해 본 연구소에 온 환자들의 기부금도 연구비로 지원을 받고 있습니다. 그의 주된 연구 관심사는 다음과 같은 내용입니다: 인공관절수술의 정확성, 정밀성과 비용 효율을 보장하기 위해 환자에 맞춘 기기 장비와 로봇 공학의 3D 기획과 3D 인쇄 초기 관절질환에서 뼈의 질과 관절 형태의 모델링, 퇴행성관절염의 진행 예측, 최소 침습적이며 기능은 더 뛰어난 장비들의 디자인 PROM들****과 개인-맞춤형 웹에 기반을 둔 도구들을 이용해 손상된 관절들 평가 완벽한 보행 및 퇴행성관절염 질환이 진행됨에 따라 나타나는 보행 변화와 그 뒤에 이어지는 다양한 종류의 중재 치료들을 묘사하기 위해 광범위한 도구들을 이용하여 건강과 질환 차원에서 보행 분석 기존의 인공관절 치환술에 비해 간결한 중재 치료들의 비용 효율성 분석 Cobb 교수는 영국 공군에 정형 외과 자문을 해 주는 민간 고문입니다. 그는 장교들을 위한 Edward VII 병원의 스텝으로 일하고 있으며, 영국 여왕의 정형 외과 담당 전문의이기도 합니다. *Hunterian Society: **Engineering and Physical Sciences Research Council *** ****Patient Reported Outcome Measures Contact: Justin P. Cobb, BMBCh, MCH, FRCS Chair in Orthopaedic Surgery Imperial College Charing Cross Campus South Kensington Campus, London SW7 2AZ UK

6 6 포커스: 장요근 충돌증후군 인공관절치환술에서 가장 중요한 네가지 합병증 Harry E. Rubash, MD 인터뷰 Massachusetts General Hospital, Boston, USA Harry E. Rubash 의학 박사는 메사츄세츠 종합 병원(Massachusetts General Hospital)의 정형외과 과장입니다. 그 는 미국에서 고관절 및 슬관절 인공관절치환술 분야를 이끄 는 선두 정형외과 전문의들 중 한 명으로서 인공 관절 치환 술 분야에서 달성한 뛰어난 업적들로 세계적으로 유명한 인 사입니다. 정형외과 전문의자 연구자이자 교육자로서 그는 신 기술들을 개발하고 환자의 수술 결과를 개선시키면서, 고 관절 및 슬관절 인공관절치환술에서 중요한 발전들을 이룩 했습니다. CeraNews는 그에게 인공관절치환술 연구 및 의 료 서비스 분야에서의 최신 동향에 대해 물어보았습니다. 훌륭한 경력을 이루기까지 헌신적인 노력의 토대는 무엇이었 나요? 정형외과 전문의가 되도록, 세부적으로는 인공관절전 치환술 전문의가 되도록 만든 가장 큰 요인은 무엇인가요? 저의 경력을 뛰어나게 만든 노력의 토대는 인생에서 원하는 것을 달성하기 위해서는 열심히 일해야 한다고 믿으셨던 부 모님으로부터 어린 시절부터 배워온 가치입니다. 우리 가정 의 경우 일차 목표는 공부든 운동이든 할 수 있는 한 무엇 이든 최선을 다하는 것이었습니다. 어렸을 때부터 저는 기 계와 자동차에 대해 관심이 많았고, 실제 적성도 잘 맞았습 니다. 중학교와 고등학교를 다니는 내내 자동차 정비공으로 일했습니다. 저는 어린 나이에 의학이야말로 정말 제가 원 하는 것이란 것을 깨달았고, 저의 기술들과 공구를 잘 다루 는 능력들이 정형외과 수술 분야에 유용하게 잘 쓰일 것이 라는 것을 깨달았습니다. 연구자, 저자, 강연자, 교수이자 조직가로서 정형외과 분야에 깊이 관여하고 있습니다. 정형외과 분야에 헌신한 결과로, 수 술 부문뿐만 아니라 정형외과 연구 부문에서도 세계적인 리더 가 되었습니다. 이런 역할들 중 어떤 역할을 가장 즐기십니까? Harris 정형외과 연구소(Harris Orthopedic Laboratory) 탄 생 저변에 있는 근거와 철학은 어떤 것들입니까? 이 연구소의 소명은 무엇이며 언제 설립되었습니까? Harris 정형외과학 연구소(Harris Orthopedic Laboratory)는 1995년 메사추세츠 종합 병원(Massachusetts General Hospital)에서 설립되었습니다. 이 연구소는 현재 2명의 재능 있 는 공동 연구 소장 Orhun Muratoglu와 Henrik Malchau의 지도하에 운영되고 있습니다. 이 연구소는 혁신적인 사상가 이자 연구자이자 정형외과 수술의 선구자로서, 다른 무엇보 다도 선천성 고관절탈구 환자에게 인공고관절전치환술을 처 음으로 성공시킨 William H. Harris에 의해 설립되었습니다. 이 연구소는 정형외과 수술 분야에 엄청난 기여를 해 왔으 며, 또한 정형외과 수술 분야에서 환자들에게 도움을 주기 위해 열심히 노력 중입니다. 어떤 연구 부문들에 포커스를 맞추고 계신가요? 포커스는 생체 역학, 바이오 소재, 운동학 및 고관절과 슬 관절 인공관절치환술에 대한 연구 결과들에 걸쳐 광범위하게 맞춰져 있습니다. 한편 지난 몇 년 간 정형외과 수술 분야에 많은 진전이 있어 왔습니다. 또 다른 한 편, 정형외과 수술을 필요로 하는 환자 인구도 장수하는 노인 인구수 증가와 더불어 더욱 높아진 활 동의 결과로 지난 40년 사이 변화해 왔습니다. 정형외과 전문 의들이 환자들이 관절을 이른 나이에 마모시켜서 발생한 문제 들을 해결하는데 어려움이 있을 것이라고 생각하고 있습니까? 저는 환자를 치료하는 것과 환자들의 삶이 개선되는 것에 대 하여 깊이 생각하고 있습니다. 임상 문제들을 실험실로 가져 가 열심히 연구하였고 가능할 때마다 혁신적인 해결책들을 개 발하고, 이러한 해결책들을 적절히 적용하기 위해 연구하고, 또한 다시 그러한 해결책들을 다시 환자 치료와 교육에 가 져와 활용할 수 있기를 바랐습니다. 이러한 패러다임이 연구 에 대한 저의 열정을 이끌어 왔으며 지금도 이끌고 있습니다. 다가올 몇 십 년 동안 우리의 정형외과에서 제공할 수 있는 것 이상으로 늘어나게 될 정형외과 의료수요에 대한 부담이 있는 것은 사실입니다. 이러한 이유 때문에, 우리의 포커스 를 정형외과 전공의 수련과 더불어 능력 있는 전공의들을 계 속 모으는 것에 맞추는 것이 중요합니다. 게다가 우리는 정 형외과 수술 기술들을 향상시키는 동시에, 정형외과 임상 실 습을 하는데 소요되는 시간을 줄이기 위해서 정형외과 교육 의 새로운 패러다임들에 대한 탐구를 계속하고 있습니다. 의 료보조직군은 우리가 환자들을 관찰하고 돌보는 것을 더욱 효율적으로 할 수 있게 해주었으며, 또한 의사의 치료 모델 에 있어서 중요한 역할을 합니다. 마지막으로 우리의 많은

7 7 치료들은 수술과 관련되어 있기 때문에 환자의 안전과 환자 가 보고한 결과들은 더할 나위 없이 중요한 내용들입니다. 인공고관절전치환술을 받는 환자들의 연령대가 점점 낮아지 고 있습니다. 저는 제가 임상 실습을 할 때 인공고관절전치 환술을 받는 환자들의 평균 연령이 60대 후반이었던 것으로 기억합니다. 그런데 현재는 이 수술을 받는 환자들의 평균 연 령이 50대 초반으로 떨어졌습니다. 40~50대 연령의 환자들 은 매우 활동적이며 그들의 가족들과 경력을 위해 열심히 일 하고 있는 나이이기 때문에, 수술을 받고 가능한 빨리 정상 관절 수준으로 돌아오기를 바라는 것은 충분히 이해가 갑니 다. 우리는 실현 가능한 수술 결과를 구체적이고 명확히 밝힘 으로써 환자들의 기대에 맞추려고 최선을 다하고 있습니다. 젊은 환자들을 수술하고 인공관절재치환술 시기를 지연하거 나 피하려면 수술 시에 더욱 높은 수준의 기술이 요구됩니까? 많은 경우, 인공 관절 재료들에서 1세대, 2세대 또는 심지어 3 세대 소재라는 말을 씁니다. 이러한 재료들에 관하여 수 년이 경과하며 개선된 점을 부각시키지만, 우리가 이전 세대들의 재 료들에 대해 돌이켜 생각해 보면 이전에 당면했던 문제들 중 일부 문제들은 새로운 소재들로도 여전히 완전히 해결되지 않 고 있다는 것을 알게 됩니다. 이 기술들에 대한 FDA의 승인 과정이 훨씬 더 엄격해질 필요가 있다고 생각하십니까? 아니 면 우리가 시장 감독 과정을 강화해야 한다고 생각하십니까? 금속-금속 고관절전치환술, 고관절표면전치환술 및 테이퍼 의 부식 발생률 증가와 관련되어 최근에 출현한 문제들이 인 공관절치환술 분야의 큰 고민거리들입니다. 앞의 두 가지 상 황의 경우, 이 새로운 구성물들은 시장에 출시된 다른 유형 의 표면 재료들과 유사한 효과를 갖고 있다는 것을 보여주는 데이터에 기초해, 이 신기술의 소개가 이루어졌습니다. 신기 술 소개는 현재 정형외과 수술 분야에서 아주 뜨거운 사안입 니다. Henrik Malchau가 제안한 것처럼 기술의 점진적 소 개가 미래를 위한 우리의 모델이 되어야 합니다. 환자들의 기대치와 수술 결과들을 관리하는 것은 우리의 최대 도전 과제들 중 하나입니다. 환자들은 우리가 시행하는 많은 치료 절차들이 재현 가능성이 매우 높고 성공적인 수술이라는 것을 알고 있습니다. 그러나 유감스럽게도 합병증들이 발생할 수 있는데, 우리는 환자들에게 이것에 대해 설명해야 할 뿐 만 아니라 합병증들이 발생했을 때 효과적으로 대처해야 합니 다. 의사 결정 과정에서 환자와 공유하는 개념이 수술 전 환자 교육 과정을 훨씬 더 효율적이고 효과적으로 만들었습니다. 우리에게는 현재의 인공관절전치환술을 개선할 수 있는 네 가 지 중요한 경우가 있습니다. 첫 번째는 인공고관절전치환술 이후 탈구 가능성입니다. 두 번째는 삽입물 주위 감염의 발생 입니다. 세 번째는 인공슬관절전치환술을 받은 환자들이 수술 에 대해 만족하지 못하는 것이며, 네 번째는 금속-금속 고관 절전치환술, 고관절표면치환술 처럼 새롭게 시도한 기술들이 실패하는 경우들입니다. 선진 인공 관절면 기술들의 도입은 이 분야에 혁신적인 진전을 가져왔는데, 이 선진 기술들은 연령대가 더 낮고, 활동이 더 많 은 환자에게 인공관절을 더욱 오래 사용할 수 있게 해줍니다. 환자들에게 이 기술을 이용하기 위한 알고리즘은 무엇입니까? 40대든 70대 환자든 누구나 오래 사용할 수 있으며 성공률 도 가장 높은, 최고의 인공관절을 원할 것입니다. 이 경우 안 전할 뿐만 아니라 비용도 효율적입니다. 현재 저는 고도교차 결합 폴리에틸렌 관절 표면에 세라믹 대퇴골두와 조합된 테 이퍼로 인공고관절치환술을 하고 있습니다. 저는 고도 교차 결합 폴리에틸렌과 세라믹 골두가 최상의 관절 조합을 제공 한다고 생각합니다. 만약 제 환자가 75세 이상일 경우에는 금속 골두를 세라믹 골두로 대체하고 있습니다. 교차결합 폴리에틸렌 1세대는 관절 이식 후 최소 10년은 자 신의 역할을 아주 잘 수행 했습니다. 우리는 항산화제가 함 유된 폴리에틸렌의 수명이 증가될지 판단하기 위해, 더 장기 간 추가적인 데이터가 필요합니다. 제가 보기에는 시장의 감시가 FDA 승인 과정의 중요한 한 측면일 것이라고 생각합니다. 우리는 인간 신체의 구조, 재 료 및 역학 구조들이 체외 기법들을 이용해 완전하게 복제되 지 못하고 있다는 것을 알고 있습니다. 따라서 우리는 새로 운 의료 장비들의 단기, 장기 효과들을 알기 위하여 실제로 환자들의 체내에 새로운 장비들을 삽입할 필요가 있는 경우 가 종종 있습니다. 따라서 충분히 넓은 범위와 긴 기간 동안 적용될, 강력한 시장 감시 프로그램은 우리에게 신기술들이 안전할 뿐만 아니라 치료 효과가 높다는 것을 추론하는데 있 어서 반드시 필요한 자료를 제공해 줄 것입니다. 심지어 현 재도 이루어지고 있는, 이러한 시장 감시는 미래의 발전을 위한 필수적인 요건입니다. 두 번째로, 빅 데이터베이스 와 등록 기관들은 삽입물 실패 사례들에서 일어난 일을 이해하 는데 절대적으로 중요합니다. 등록 기관의 데이터는 이미 발 생한 실패 사례들을 탐지할 수 도록 함으로써, 실패율이 높 을 수 있는 장비에 대해 환자가 노출되지 않도록 해야 합니 다. 훨씬 더 조기에 수술 결과들을 해석할 수 있도록 가능한 많은 데이터를 얻기 위하여 이러한 큰 등록 기관들-미국뿐 만 아니라 해외 기관들-에 합류하는 것은 정형외과 전문의 들의 시급한 책임입니다! 최근에 인공고관절치환술을 받은 후 서혜부 통증이 발생하는 현상이 과학적으로 논의되고 있습니다. 교수님의 기관에서는 장요근의 충돌 증상 분야에 대한 연구를 실시했었습니다. 그 연구 결과는 어떻게 나왔습니까? 새로운 모양의 대퇴 골두 디 자인이 이 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있겠습니까? 아니 면 비구컵이 이 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있겠습니까? 인공고관절치환술 후 전방 서혜부 통증은 우리 연구소에서 연구하는 새로운 분야입니다. 이에 대한 초기 연구에서는 고 관절에서 나타나는 전방 서혜부 통증이 직경이 큰 대퇴돌구 나 돌출된 비구 삽입물과 주로 관련 있을지 모른다고 시사 했었습니다. 이 통증은 장요근의 힘줄이 고관절과 삽입물들 의 전방 측면을 가로지르며 덮을 때 발생하는 고관절의 전 방 캡슐과 장요근 건염에 대한 2차 반응일 수 있습니다. 비 록 큰 인공 대퇴골두가 실제 골두보다 작지만 연구결과 직 경이 큰 대퇴 골두는 충돌위험이 있을 때 대퇴 골두의 위치

8 8 포커스: 장요근 충돌증후군 가 전방 캡슐과 장요근의 힘줄에 있다는 것을 입증했습니다. 이런 이유 때문에, 우리는 골두의 기저부에서 반직경은 해부 학적으로 더욱 많이 굽어있고, 직경은 더 큰 대퇴 골두들을 이용할 수 있도록 대퇴 골두의 모양을 재 설계하는 프로그 램 개발을 착수했습니다. 사체실험과 실험실 모델들을 대상 으로 이를 연구하는 과정 중이며, 또한 연부조직에 더욱 친 화적인, 특히 관절 전방 캡슐과 관련해 더욱 친화적인 디자 인들을 연구하고 있습니다. 현재 인공고관절치환술을 받는 환자들은 수십 년 전 이 수술 을 받았던 환자들보다 체중이 상당히 더 나가고 있습니다. 최 근 연구들은 1차 인공관절치환술을 받은 환자들 중 24~36% 가 비만이란 결과를 제시했습니다. 이것이 인공관절치환술의 합병증들을 증가시킬 수 있나요? 부 전문 분야들에 막대한 영향을 미칠 것입니다. 다행스런 점은, 수술 실무에 강한 관심과 동기를 갖고 있는 헌신적이 고 재능이 뛰어난 의사들은 환자들을 돌보는 것을 좋아하고, 치료에 성공한 환자들과 상호교류하는 것을 좋아하고, 환자 들을 돕겠다는 동기가 강합니다. 우리 직업의 이러한 측면은 결코 바뀌지 않을 것이며 이것이야말로 의료 서비스 전체를 관통해서 우리의 길을 만들어가는 근본이 됩니다. 변화가 있 을까요? 있습니다. 이러한 변화들이 영향을 미칠까요? 그렇 습니다. 사회의 일원인 우리가 이러한 변화들을 조율할 수 있을까요? 저는 정말 그러기를 희망합니다. 궁극적 목적은 환자들이 더 건강해 지는 것 입니다. 이것이 우리가 의학계 에서 실천하는 본질적 목적이며 우리가 의료계에 일하는 것 을 선택한 이유가 됩니다. 오늘날 환자들은 2~30년 전 환자들보다 더 활동적이며 체 중도 더 나갑니다. 이러한 요인들은 최신식이고, 가장 효과가 높고, 가장 널리 받아들여지고, 효과가 입증된 수술 절차들을 시행함에도 불구하고 긍정적인 결과를 얻기 더욱 어렵게 만 들 수 있습니다. 또한 이 요인들은 무리 없이, 빠르게 재활치 료를 하는데도 방해가 될 수 있습니다. 이 두 가지 요인들에 더해 비만이 합병증 발생과 인공관절치환술 이후 인공 관절 유지 기간이 줄어들 위험을 늘릴 수 있다는 연구 결과들이 있으며, 또한 환자들은 수술 결과들에 영향을 미칠 수 있는 복합적인 요인들을 갖고 있습니다. 이런 저런 이유들 때문에, 저는 수술 전 환자들이 집중적인 교육 프로그램과 의사 결 정 과정에 참여하게 하고 그 내용을 공유하는 것으로 이러한 위험들을 충분히 이해하도록 아주 많이 노력하고 있습니다. Harry Rubash님, 흥미로운 대화 기회를 주셔서 매우 감사합니다. 인터뷰는 CeramTec GmbH의 Dieter Burkhardt (Vice President Sales & Marketing), Heike Wolf(Manager Sales Services America) and Michael Georg (Product Manager Hip)에 의해 행해졌습니다. 미 의회에서 통과한 새로운 의료 서비스 법안들은 많은 정형 외과의사들의 미래에 상당한 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 그들을 위해 해 줄 조언 이 있습니까? 의회는 우리 나라에서 근본적으로 의료 서비스 법규들을 다 시 만들게 할 의료 서비스 법안을 최근에 통과시켰습니다. 의료비 지출의 꾸준한 증가가 이 법안의 통과를 이끈 주된 동기들 중 하나였습니다. 이 법의 내용들 모두 혹은 일부가 미래에 폐기될지는 알 수 없습니다. 그러나 경제적 여유가 없는 이들에게 의료 서비스를 제공하는 것은 매우 중요한 일이며, 의료 서비스 개혁의 바람직한 결과라고 생각합니다. 의료 서비스 개혁의 두 번째지만 똑같이 중요한 측면은 전자 의무 기록의 이용입니다. 막대한 비용이 들어가긴 하지만, 전 자 의무 기록은 우리의 환자 간호에 있어서 소통의 효율성을 높일 뿐만 아니라 우리가 제공하는 간호의 안전성도 향상시 킬 것입니다. 이 새로운 법안의 결과로, 일차 간호는 전적으 로 개편됐으며, 국민 건강 관리는 우리 의료 서비스 제공자 들에게 점점 더 중요해지게 되었습니다. 다음으로 결정적인 단계는 구축되는 패러다임들에 따라 환자들이 제공 받는 간 호 에피소드들에 대한 비용 지급일 것입니다. 이것은 우리의 수술 실무 방식을 근본적으로 바꿀 것입니다. 이런 일이 3년 내든 아니면 5년 내 일어나든 관계없이, 의료 비 반환에 있어 근본적인 변화는 우리의 분야와 우리의 세

9 9 Harry E. Rubash 의학 박사는 1975년 학사, 1979년 의학 박사를 모 두 피츠버그 대학교로부 터 받았습니다. 그는 피 츠버그 대학교 병원에서 일반 외과로 인턴십 과 정을 끝내고 이어 정형 외과에서 펠로우쉽과 레 지던트 과정을 마쳤습니 다. Rubash 박사는 독 일 뮌헨, AO재건 & 외상 펠로우쉽 과정을 마친 후, 메사추세츠 종합 병원/하버드 의학 대학원에서 고관 절과 인공삽입물 수술 펠로우쉽 과정을 마쳤습니다. Harry Rubash는 현재 메사추세츠 종합 병원의 정형 외과 과장이자 하버드 의학 대학원의 정형외과 Edith M. Ashley 교수로 재직하고 있습니다. 고관절 및 슬 관절 1차 및 재치환술을 전문으로 하고 있습니다. 미국 정형외과 학회, 정형외과 연구 학회, 고관절 학 회, 슬관절 학회 및 미국 골절 협회를 비롯해 많은 정형외과 전문 기관들로부터 많은 상과 명예상을 받 았습니다. 2006년 정형외과 연구 & 교육 재단으로부 터 탁월한 정형외과 임상 연구에 대한 공로를 인정 받아 임상 연구 상을 수상했습니다. 전 세계 수많은 학술 회의, 세미나, 워크숍에서 자 신의 전문 지식을 공유하고 다양한 학술지들과 출 판물들 위해 편집 역량을 보이는 것을 포함해 많은 저작물을 발표했습니다. Harry Rubash는 9권의 주요 교과서를 저술했으며 200편이 넘는 논문들을 발표했습니다. Contact: Harry E. Rubash, MD Chief, Department of Orthopaedic Surgery Massachusetts General Hospital 55 Fruit Street, Yawkey 3B Boston, MA USA

10 10 포커스: 장요근 충돌증후군 CONTOURA: 새로운 해부학적 모양의 대퇴 골두 Thomas Zumbrunn, PhD, Michael P. Duffy, MD, Andrew A. Freiberg, MD, Harry E. Rubash, MD, Henrik Malchau, MD, Orhun K. Muratoglu, PhD Massachusetts General Hospital, Department of Orthopedic Surgery, 55 Fruit Street, Boston, MA 02114, USA 임상 및 생체 역학 연구들에서 직경이 큰 대퇴골두는 탈구를 예방하고 인공고관절전치환술을 받은 후 관절 운 동 범위를 개선시키는 것으로 알려져 있습니다. 결과적으로 36 mm와 그보다 큰 직경을 가진 세라믹 골두의 사용이 지난 10년 사이 10배나 증가했습니다(2003년 4%였던 것이 2013년 43%로 증가, CeramTec GmbH 자료 제공). 직경이 큰 대퇴 골두들은 건염 및 서혜부 통증처럼 장요근이나 연부조직들에 나쁜 영향을 미칠 수 있습니다. 장요근은 대퇴 골두나 치환된 대퇴 골두 주변을 전방에서 감쌉니다 (그림 1). 대퇴 골두에 돌출한 부분으로 발생하는 장요근의 충돌 증상 은 고관절 전방과 서혜부 만성 통증으로 이어지는데, 이러 한 통증은 일상 생활뿐만 아니라 운동 능력에도 제약을 주 게 됩니다. 전통적으로 장요근 건염과 장요근의 충돌 증상은 스테로이드 주사나 관절경 혹은 관혈적 건 박리술 또는 작은 골두를 사용한 인공고관절 재치환술로 치료를 해 왔습니다. 스테로이드 주사는 이 만성 통증의 원인을 다루지 않은 채 증상만 치료하였으며, 장요근건 박리술은 관절 기능을 줄일 수 있는 문제점이 있습니다. 골두 크기를 줄이는 것이 고관 절 전방 통증을 줄여준다는 결과들이 나왔지만, 탈구 위험을 다시 생기게 할 수 있습니다. 탈구의 위험을 낮추고 연부조 직에 친화적인 대퇴 골두를 찾는 것이 임상 차원에서 필요 하게 되었습니다. 차세대, 해부학적 모양의 대퇴 골두는 이 러한 유형의 연부조직 충돌 증상을 예방할 수 있게 합니다. Contoura는 새로운 모양의 대퇴 골두 디자인으로서 반구 부 위 위에 있는 직경이 큰 골두의 측면을 유지하면서 하반구 에 가해지는 연부조직의 긴장을 줄이기 위해 주변의 측면과 안정적인 등고선을 그리고 있습니다 (그림 2). 이 디자인 은 대퇴 골두의 모양에서 관절 되지 않는 지역을 제공하는 데, 이 지역이 고관절 전체에 미치는 장요근의 힘줄 긴장을 줄여주게 됩니다. 이것은 관절 전체를 안정적으로 지탱할 수 있게 하는 동시에 지나친 돌출을 막는 것으로 원래 해부학 적 구조를 모방하고 있습니다. 사체 실험에서 다양한 크기의 골두를 가지고 실험한 결과 대퇴 골두와 장요근 복합체 사이에 접촉이 일어난다는 것이 밝혀졌습니다. 이 접촉은 인공관절치환술에서도 시각적으로 목격되었으며, 더 나아가 종래의 골두를 이용했을 때 장요 근이 긴장되는 것이 발견되었으며, Contoura 삽입물로 이식 했을 때는 이 증상이 개선되는 것을 확인 하였습니다. 이것 은 또한 대퇴골두에 내장되어 장요근에 붙인 금속 이온사를 이용해 고관절을 방사선 촬영한 사진으로부터도 확인이 되 었습니다 (그림 3). 예비 연구들은 Contoura 골두 디자인이 연부조직의 상호 작 용을 향상시킬 뿐만 아니라, 세라믹-세라믹 삽입물에 대한 신체의 기능적 저항성을 줄일 수 있다고 제안하고 있습니다. 추를 이용한 비교 측정기를 이용해 생체 역학 테스트들을 한 결과, 새로운 모양의 대퇴 골두는 관절 하중에 따라 관절 마 찰을 12%에서 19%까지 줄였습니다. 전산 접촉 분석, 탈구 시 뮬레이션 및 마모 저항 물리적 테스트들 같은 다른 생체 역 학적 측정치들은 새로운 모양의 대퇴 골두와 기존 골두에서 같은 것으로 확인되었습니다 1. 우리의 이러한 연구 결과들은 이 새로운 Contoura 대퇴 골 두는 직경이 큰 대퇴 골두를 의례적으로 사용하는데 있어 안정성을 제공하는 한편, 임상적으로 유의한 수준으로 연부 조직 충돌 증상을 예방하는 잠재력도 제공한다는 것을 보여 주고 있습니다. Reference 1 Varadarajan KM, Duffy, MP, Zumbrunn T, Chan D, Wannomae K, Micheli B, Freiberg AA, Rubash HE, MD, Malchau H, Muratoglu OK. Next-generation soft-tissue-friendly large-diameter femoral head. Semin Arthroplasty 2013;24(4):

11 11 ACRONYMS 1 AAOS American Academy of Orthopaedic Surgeons AAS Atomic Absorption Spectrophotometry ALVAL Aseptic Lymphocytic-dominated Vasculitis Associated Lesion ARMD Adverse Reactions to Metallic Debris BMI Body Mass Index CFU Colony Forming Unit Co Cobalt CoC Ceramic-on-Ceramic CoCrMo Cobalt-chromium-molybdenum CoP Ceramic-on-Polyethylene CoXPE Ceramic-on-XPE Cr Chromium 2 CRP C-Reactive Protein CT Computer Tomography DGOOC Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie (German Society of Orthopaedics and Orthopaedic Surgery) EPJIC European Prosthetic Joint Infection Cohort Study EFORT European Federation of Orthopaedics and Traumatology EHS European Hip Society ESR Erythrocyte Sedimentation Rate FDA Food and Drug Administration HHS Harris Hip Score HPF High-Power Field HR Hip Resurfacing ICIC Inflammatory Cell Induced Corrosion LTT Lymphocyte Transformation Test MARS Metal Artifact Reduction Sequence MIS Minimally Invasive Surgery MHC Major Histocompatibility Complex MoM Metal-on-Metal 3 MoP Metal-on-Polyethylene MRI Magnetic Resonance Imaging Ni Nickel PE Polyethylene PJI Periprosthetic Joint Infection SEM Scanning Electron Microscopy THA Total Hip Arthroplasty TJA Total Joint Arthroplasty TKA Total Knee Arthroplasty TKR Total Knee Replacement WBC White Blood Cell XPE Crosslinked Polyethylene 그림 1. 대퇴골두를 감싸는 장요근의 모습 그림 2. Contoura 골두와 기존 세라믹 골두 그림 3. Contoura 골두를 사용했을 때 장요근의 이완을 보여주는 방사선 사진 해부학적 윤곽의 대퇴 골두인 BIOLOX Contoura는 개발중으로 아직 FDA나 다른 기관의 승인을 받지 못하였습니다. CeraNews 2/ 2014

12 12 포커스: 삽입물 주위 관절 감염 금속 삽입물 알레르기와 삽입물 주위 관절 감염의 감별진단 Burkhard Summer, PhD and Peter Thomas, MD, PhD Clinic for Dermatology and Allergology, Ludwig-Maximilian-University, Munich, Germany 서 론 임상 증상들 금속 삽입물 사용이 점점 늘어난 결과로, 합병증 발생이 점 점 더 많아질 것으로 예상됩니다. 2011년 독일의 경우만 해 도 168,486건의 인공슬관절전치환술과 232,320건의 인공고 관절전치환술이 행해졌습니다. 이 중. 각각 9.5%와 10.4%의 환자들이 합병증으로 인해 재수술을 받았습니다 1. 미국의 경 우, 이에 해당되는 수술 건수는 각각 건과 465,034 건으로, 이 중 재수술 비율은 8.4%와 10.7%였습니다. 합병 증 촉발 인자들 중 하나는 삽입물 주위 관절 감염 발생으로, 발생률은 한자리 수 범위에 있습니다. 문헌에서 나온 수치 들은 0.5%에서 5%사이로, 동반 질환들과 재수술 과정이 이 위험을 증가시킵니다 2,3. 삽입물 주위 관절 감염의 진단은 낮 은 정도의 감염 사례에서처럼, 박테리아 수가 적거나 아니면 미생물이 아예 탐지되지 않을 경우 특히 어려운 도전 과제 가 됩니다. 최근 몇 년 사이 주목을 끌고 있는 또 다른 사안 은 금속, 골시멘트 삽입물을 이식한 후의 과민증입니다. 이 어질 내용에서 우리는 이 사안들을 알레르기와 면역학 관점 에서 논의하려고 합니다. 금속 삽입물에 대한 과민증은 존재하나요? 물론, 국소 또는 피부 전체 증상들은 알레르기에 대해 관심 을 갖게 만듭니다. 이러한 증상들은 습진, 단독과 비슷한 납 빛 홍반, 상처 치유 기능 손상 및 혈관염 또는 두드러기가 포 함됩니다. 이러한 사례들에서 일반적으로 금속 알레르기 반 응이 확인됩니다. 골유합술 재료에 대한 습진 반응 역시 관 찰되었습니다 (그림 1). 골 시멘트에 대한 알레르기로 피부 증상들이 나타날 수 있지만, 그 증거를 제공하기는 어렵습니다. 따라서 조사는 가성 단독(pseudoerysipelas)과 유사한 반응 의 예에서 기술된 것처럼, 삽입물 주위 관절 감염이나 망상 홍반이나 조식구 증식증 같이 더 희귀한 증상들을 간과하는 것을 피하기 위해, 삽입물-관련 피부 증상들을 조직학적으로 조사하는 것으로 목적으로 해야 합니다 12. 상처 치유 기능 이상과-특히 인공슬관절치환술을 받은 후 발 생된-통증, 반복되는 삼출, 제한된 거동과 무균성 해리를 포 함해 삽입물에 대한 알레르기 반응으로 여러 증상들이 기술 되었습니다 13. 금속 알레르기는 다음 증상에 대해서도 역할을 하지만 검증하기 어렵습니다: 삽입물 주변 골용해를 동반한 직업적으로 또는 패션 쥬얼리 사용에서 금속에 대한 피부의 알레르기 반응은 흔히 일어나는 일입니다. 전체 인구의 금속 접촉 알레르기 비율은 니켈(Ni)은 약 13%, 코발트(Co)는 3%, 크롬(Cr)은 1%로 흔합니다 4,5. 여성들은 대개 더욱 빈번하게 금속 알레르기 반응을 경험하는데-특히 니켈에 대한 알레르 기 반응이 더욱 자주 일어납니다. 삽입물에 대한 알레르기 반응은 피부의 금속 알레르기 보다 낮습니다. 그러나 1970 년대 초부터 삽입물 실패와 피부의 금속 알레르기 사이에는 상관관계가 있었습니다 6. 이러한 사례들은 대체로 최근에 리 뷰 논문들에서 보고된 것처럼 일부 사례 시리즈 논문들로 구 성되었을 뿐, 여전히 이에 대해 데이터 중 명확하게 나온 요 약 데이터는 없습니다 7-9. 그럼에도 불구하고, 오스트레일리 아 관절 레지스트리에 처음으로 삽입물의 재 수술의 한 원 인으로 금속에 대한 과민증이 포함되었으며 인공견관절치환 술과 인공고관절치환술 환자들의 0.9%와 5.7%의 재수술의 원인으로 분석되었습니다 10. 그러나 이러한 수치들이 알레르 기/과민증에 얼마나 잘 일치하는지 알 수 없다는 사실에 주 목해야 합니다. 우리는 Ba varian State Ministry of Health로 부터 지원을 받은 연구를 통해, 인공관절치환술을 받은 300 명의 환자들을 대상으로 인공관절치환술을 받고 부작용 증 세가 전혀 없는 환자들과 비교해 합병증이 생긴 환자들은 합금이나 골시멘트에 대한 알레르기 반응률이 더 높았다는 것을 밝혀내었습니다 11. Source: B. Summer, PhD, and P. Thomas, MD, PhD, LMU Munich 그림 1. 니켈 삽입물에 대한 알레르기로 발생한 습진

13 13 무균성 삽입물 해리, 고관절 금속-금속 치환술 이후 가성종양 형성, 과도한 관절 주위 섬유 조직염(관절 섬유화). 의심되는 알레르기 증례들에 대한 설명 흔한 원인들로 특히 삽입물 주위 관절 감염은 제외시켜야 합니 다. 의심되는 금속 삽입물에 대한 알레르기 증례들의 다음 단 계들을 조사 하였습니다 14,15. 표피 검사 이 검사법은 금속 알레르기들(구체적으로 니켈, 코발트와 크 롬 알레르기)과 골시멘트 삽입물들에 대한 접촉 알레르기를 표준화된 방법으로 탐지할 수 있게 해 줍니다. 그러나 피부 알레르기로 삽입물 주변 반응을 100% 탐지할 수 없습니다. 조직 검사 이 방법으로는 염증, 미립자-유도 이물질에 대한 신체 반응, 섬유증 및 염증성 림프 세포 표면 발현 패턴들을 확인할 수 있 습니다. 그러나 삽입물 주위 조직학적 과민증에 대한 정의가 아직 없기 때문에, 촉발 원인을 확인할 수 없습니다. 관절낭액 또는 삽입물 주변 세포 조직의 항균 펩타이드나 대 한 추가 분석과 같은 다른 진단 방법들도 조만간 이용할 수 있을 것입니다. 그러나 통상적인 임상에서는, 삽입물 주위 관절 감염을 확 인할 수 없는 경우가 자주 있습니다. 오염으로 인한 위양성 반응 결과들과 너무 적은 생검 조직 또는 (잠복 기간이 매우 짧은) 느리게 성장하는 미생물들로 인한 위음성 반응 결과들 은 진단을 불확실하게 만듭니다 17. 임상 검사에서도 역시 경미한 체온 상승, 삼출과 통증 같은 사소한 감염 증상들만 확인되는 경우가 흔히 있습니다. 결 과적으로 이 합의 회의에서 나온 것과 일관되는 진단 방법 을 추천하지만, 감염이 의심되는 경우에는 표본을 반복해서 수집해야 합니다. 림프 세포 변형 검사 이 체외 검사를 이용해 T세포의 금속 감작을 밝혀낼 수 있지 만, 그러나 이검사 방법은 현재까지는 과학 연구소들에서만 해 왔으며, 또한 임상 관련성도 신중하게 체크해야 합니다. 최 근 한 리뷰 논문이 진단 단계들과 이에 상응하는 알고리즘을 제시했습니다 16. 삽입물 주위 관절 감염 2013년 필라델피아에서 열린 한 국제 합의 회의에서 관절 감염을 정의하고 이를 진단하는데 필요한 단계들을 규정했 습니다. 이 정의에 따르면, 다음 조건들을 삽입물과 관련된 감염으로 규정합니다. 삽입물 주위 조직의 최소 2개의 배양액에서 동일한 병원체가 확인되었거나 관절과 연결된 공동 관(누관)이 있거나 다음 세부 기준들 중 3가지에 부합될 때: - C-반응성 단백질(CRP) 농도와 적혈구 침강 속도(ESR) 증가 - 관절낭액 내 백혈구 수치 증가 또는 백혈구 에스트라제 검사 스트립 반응에서 변화 - 관절낭액 내 호중성 백혈구 % 증가 - 조직 검사에서 삽입물 주위 세포 조직의 양성 반응 - 단일 양성 배양 위에 나열한 기준들의 역치, 배양 기간, 조직 검사 기준 및 추 가 도구에 기초한 기법들(방사선 촬영과 초음파 처리 같은 기 법들) 역시 이 합의 회의에서 규정되었습니다. 그림 2 에는 삽입물 주위 관절 감염이 의심되는 한 환 자의 사진입니다. 호중성 백혈구 역치(10 high-power fields (HPF)에서 23이상 또는 5 HPF에서 HPF당 최대 5~10개의 호 중성 백혈구)를 이용해 세포 샘플들에 실시한 조직 병리 검 사로 부터 낮은 정도의 감염에 대한 민감성 정보를 제공 받 을 수 있습니다. 따라서 2009년 Morawietz 등이 발표한 논문 에 제시된 값들은 현재 규정한 한계들 내에 속합니다. 반복 적인 조직검사(또한 미생물 검사를 위해 필요하므로)를 실시 할 것을 권합니다.

14 14 포커스: 삽입물 주위 관절 감염 Source: B. Summer, PhD, and P. Thomas, MD, PhD, LMU Munich 그림 2. 임상적으로 감염이 의심되는 환자 (인공삽입물 불적합성과 감별진단) 알레르기학 관점에서 본 절차 인공 관절에서 합병증의 원인들로서 기계적 원인들, 정렬 불 량, 삽입물 주위 관절 감염 등이 제외되면, 알레르기 반응을 고려해봐야 합니다. 이의 진단을 위하여 표피 검사와 조직 검사가 필요합니다. 림프세포변형검사를 실시하면 금속에 대 한 과민 반응에 대한 추가 정보를 얻을 수 있지만, 이 검사 방법은 아직까지 흔히 사용되지는 않습니다. 여러 연구가들이 현재 삽입물에 대해 알레르기 반응을 보인 환자들의 다른 특징들을 분석하고있는 중입니다 18. 확실한 점 은 금속 삽입물에 대한 알레르기는 존재하지만 간과되는 경 우가 종종 있다는 점입니다. 후속 연구들은 어떠한 조건에서 환자들이 알레르기에 민감한 삽입물로부터 도움을 받을 수 있을지 제시할 것입니다 19,20. Literature 1. Wengler A, Nimptsch U, Mansky T. Hip and knee replacement in Germany and the USA - analysis of individual inpatient data from German and US hospitals for the years 2005 to Ärzteblatt Int 2014;111(23-24):9 2. Parvizi J, Gehrke T (editors). Proceedings of the International Consensus Meeting on Periprosthetic Joint Infection. Data Trace Publishing Company Zmistowski B, Della Valle C, Bauer TW, Malizos KN, Alavi A, Bedair H, et al. Diagnosis of periprosthetic joint infection. J Arthroplasty 2014;29 (2 Suppl): Schäfer T, Bohler E, Ruhdorfer S, Weigl L, Wessner D, Filipiak B, et al. Epidemiology of contact allergy in adults. Allergy 2001;56(12): Thyssen JP, Menne T. Metal allergy a review on exposures, penetration, genetics, prevalence, and clinical implications. Chemical research in toxicology 2010;23(2): Elves MW, Wilson JN, Scales JT, Kemp HB. Incidence of metal sensitivity in patients with total joint replacements. Br Med J 1975;4(5993): Basko-Plluska JL, Thyssen JP, Schalock PC. Cutaneous and systemic hypersensitivity reactions to metallic implants. Dermatitis 2011;22(2): Granchi D, Cenni E, Giunti A, Baldini N. Metal hypersensitivity testing in patients undergoing joint replacement: a systematic review. J Bone Joint Surg Br 2012;94(8): Thomas P, Schuh A, Ring J, Thomsen M. Orthopädisch-chirurgische Implantate und Allergien: Gemeinsame Stellungnahme des Arbeitskreises Implantatallergie (AK 20) der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie (DGOOC), der Deutschen Kontaktallergie Gruppe (DKG) und der Deutschen Gesellschaft fur Allergologie und Klinische Immunologie (DGAKI). Orthopäde 2008;37(1): Registry AOANJR. Annual Report Thomas P, Stauner K, Schraml A, Mahler V, Banke IJ, Gollwitzer H, et al. Charakteristika von 200 Patienten mit Verdacht auf Implantatallergie im Vergleich zu 100 beschwerdefreien Endoprothesenträgern. Orthopäde 2013;42(8): Kulichova D, Gehrke T, Kendoff D, Summer B, Parvizi J, Thomas P. Metal Hypersensitivity Mimicking Periprosthetic Erysipelas-Like Infection. J Bone Joint Surg Case Connect 2014;4(3). 13. Eben R, Walk R, Summer B, Maier S, Thomsen M, Thomas P. Implantatallergieregister ein erster Erfahrungsbericht. Orthopäde 2009;38(6): Schalock PC, Menne T, Johansen JD, Taylor JS, Maibach HI, Liden C, et al. Hypersensitivity reactions to metallic implants - diagnostic algorithm and suggested patch test series for clinical use. Contact Dermatitis 2012;66(1): Thomas P, Summer B, Krenn V, Thomsen M. Allergiediagnostik bei Verdacht auf Metallimplantatunverträglichkeit. Orthopäde 2013;42(8): Thomas P. Clinical and diagnostic challenges of metal implant allergy using the example of orthopedic surgical implants. Allergo J Int 2014;23 (in press). 17. Gollwitzer H, Dombrowski Y, Prodinger PM, Peric M, Summer B, Hapfelmeier A, et al. Antimicrobial peptides and proinflammatory cytokines in periprosthetic joint infection. J Bone Joint Surg Am 2013;95(7): Thomas PH, C.v.d., Schopf C, Thomsen M, Frommelt L, Schneider J, Flaig M, Krenn V, Mazoochian F, Summer B. Periimplant histology and cytokine pattern in Metal-allergic Knee arthroplasty patients with improvement after revision with hypoallergenic materials. Sem Arthroplasty 2012;23(4): Dietrich KA, Mazoochian F, Summer B, Reinert M, Ruzicka T, Thomas P.Intolerance reactions to knee arthroplasty in patients with nickel/cobalt allergy and disappearance of symptoms after revision surgery with titanium-based endoprostheses. J Dtsch Dermatol Ges 2009;7(5): Thomsen M, Rozak M, Thomas P. Verwendung von Allergieimplantaten in Deutschland: Ergebnisse einer Umfrage. Orthopäde 2013;42(8):

15 15 Burkhard Summer 박사는 독일 뮌헨, Ludwig-Maximilians 대학교에서 피부 & 알레르기 클리닉에서 근무하는 생 물학자입니다. 그는 약 15년 동안 금 속 삽입물 알레르기 부문을 연구해 왔 습니다. 평가해 왔습니다. Burkhard Summer는 금속 과민 반응 을 탐지하고 새로 개발된 바이오 소 재들에 대한 민감성을 탐지하기 위 해 다양한 체외 검사들을 개발하고 이와 더불어, 그는 삽입물 알레르기 분야에서 많은 연구 프로젝트 및 삽입물 소재들의 생체양립성에 대한 연구들을 수행해 왔습니 다. 연구의 과학적 목표는 삽입물에 대한 환자들의 과도한 면역 반응들의 전형적인 특징들을 정리하는 것입니다. 이를 위해 염증 매개체 발현 평가 및 환자의 혈구 또는 세포 조직 샘플들에서 분 자성 사이토카인 발현법을 주로 사용합니다. 의학 박사이자 이학 박사인 Peter Thomas와 함께 Burkhard Summer는 삽입물 알레르기 반응이 의심되는 환자들을 위해 특 별 외래 응급 진료실을 운영하고 있습니다. 1500명 이상의 환자 들이 이미 이 특별 응급 진료실을 이용했습니다. Burkhard Summer는 연구 프로젝트들의 결과들과 임상 연구 결 과들을 국제 학술지들에 발표했습니다. 또한, 그는 면역학과 알레 르기학 분야의 대학원 학생들의 교육과 감독에 적극적으로 참여 하고 있습니다. 그는 국제적인 연구 집단들과 연구 목적의 접촉 과 학술적 논의에 관심이 매우 많습니다. Contact: Burkhard Summer, PhD Implant Allergy Working Group Allergomat Clinic for Dermatology and Allergology Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU Munich) Laboratory for Allergology U21 Frauenlobstr D Munich Germany Phone: Fax: implantatallergie.derma@med.uni-muenchen.de

16 16 과학 패러다임의 변화 인공관절치환술에서의 생물학적 Big Bang Sylvia Usbeck and Leslie F. Scheuber CeramTec GmbH, Plochingen, Germany 인류가 당면하고 있는 큰 문 제들 중 많은 것들이 생물학적 인 것으로, 즉 생물학적 연구 에 달려 있다. The Economist, June 14 th 2007, p 년 이코노미스트 지는 한 표지 기사에서 현 인류와 사회 문제들 중 많은 것들이 생물학적인 것이라 는 의견을 내놓았습니다. 삽입물 주위 관절 감염을 다루는 방법에 대한 의문이 한 예가 됩니다. 이 기사는 20 세기가 물리학이라면 21세기에는 생물학이 인류의 삶을 발전시킬 것이라고 예측하였습니다. 인공 관절 치환술에도 패러다임 변화가 나타나고 있습니다. 인공 관절 치환술 분야의 경우 20세기에는 마찰학 이 중심이자 중요한 쟁점이었다면, 21세기에의 중요한 쟁점은 생물학이 될 것입니다. 과학과 다학제에 기반을 둔 연구는 마모 및 부식과 관련된 삽입물들의 생물학적 관련성, 아직 충분히 연구되지 못한 삽입물들이 전신 에 미치는 위험, 체세포와 삽입물 표면들 사이의 상호 작용에 관한 특징에 초점을 맞출 것입니다. 삽입물 주위 관절 감염은 바이오 필름 감염들이며 삽입물 관점에서 보면 가장 복잡하고 해결되지 않은 생물 학적 문제 중 하나입니다. 삽입물 주위 관절 감염은 향후 의료 시스템과 사회 경제 시스템들에 상당한 부담을 줄 것으로 예상됩니다. 최근에 나온 한 출판물 1 에 의하면, 삽입물 주위 관절 감염 문제는 인공슬관절전치환술 이후 재수술의 주된 원인으로 1차 인공관절치환술 후 0.4%~4.0%의 환자들에서 발생하였으며, 인공고관절치 환술 이후 세 번째로 흔한 합병증으로 인공고관절전치환술을 받은 환자들의 0.3%~2.2%가 이로 인해 재수술 을 받는다고 하였습니다. 이 연구가들은 미국에서 실시된 한 연구를 예로 들었는데, 1차 인공슬관절치환술과 인공고관절치환술을 받은 환자 수가 2005년부터 2030년 사이에 각각 673%와 174%까지 증가할 것으로 예상 하고 있습니다. 미국내 병원에서 감염으로 인한 인공 관절 재수술에 든 연간 비용은 2001년부터 2009년 사 이 3억 2천만 달러에서 5억 6600만 달러로 늘어났으며, 2020년에는 16억 2천만 달러를 넘을 것으로 추산되 고 있습니다 2. 인공관절치환 수술 건수가 점점 늘어나며 삽입물 주위 관절 감염 건수도 증가할 것으로 예상 되고 있습니다. 이 연구 저자들은 이 기간 동안 삽입물 주위 관절 감염에 대한 부담은 인공고관절치환술 이 후에는 1.4%에서 6.5%로, 인공슬관절치환술 이후에는 1.4%에서 6.8%로 늘어날 것으로 예측하고 있습니다. 이러한 증가 때문에, 삽입물 주위 관절 감염과 잠재적 위험 요인들, 조립식 삽입물들의 부식과 프레팅, 금속 입자에 대한 이상 반응(ARMD)은 국제 학술 회의들과 전문 문헌들에서 핵심 쟁점들이 되었습니다. CeraNews 에서 이 쟁점들에 대한 최신 결과들을 요약 정리해 보았습니다. Source: Usbeck/Scheuber, CeraNews 2/2014 Source: A. Trampuz, MD, Charité Berlin, Germany 삽입물 주위 관절 감염의 임상적 양상. 인공삽입물과 관련된 감염은 진단학적, 치료적, 비용적 문제가 있습니다. 삽입물 주위 관절 감염은 바이오필름 감염입니다. 인공삽입물 표면의 바이오필름(SEM)

17 17 삽입물 주위 관절 감염의 위험 요인들, 진단 및 최신지견 수술 전 영양 실조가 무균성 재치환 수술 후 삽입물 주위 관절 감염의 독립 위험 요인으로 흔히인용됩니다. 이 사실은 최 근 두 연구들에서 재확인되었는데, 영양 실조가 급성 삽입물 주위 관절 감염의 위험 요인이라는 것을 입증했습니다. 인공관 절치환술을 받는 많은 환자들이 비만이었습니다. 삽입물 주위 관절 감염 발생 증가의 위험과 불량한 수술 결과들은 빙산의 일각입니다. 삽입물 주위 관절 감염의 조기 진단과 이 염증을 유발시키는 세균들을 정확하게 확인하는 것이 대단히 중요한 전략적 요소로 현재 논의 중에 있습니다. 이들 연구들은 삽입물 주위 세포 조직들과 관절 낭액에 기반을 둔 기존의 배양액 방법들의 진단 민감도가 낮다는 것을 발견했습니다. 연구 인공고관절 재치환술과 인공슬관절 재치환술의 후 삽입물 주위 관절 감염 발생 위험을 증가시키는 영양실조 Cross 등, Yi 등(USA)은 영양 실조를 기준으로 375건의 무균 성 재치환술(202건 TKA, 173건 THA)과 126건의 감염성 재치 환수술을 조사했다고 보고했습니다. 그들은 삽입물 주위 관절 감염으로 인해 재치환술을 받은 환자들의 53.2%가 영양실조 였던 것에 비해 다른 이유로 재치환술을 받은 환자군에서 영 양실조 환자들은 32.8%였다는 것을 발견했습니다. 무균 재치 환술을 받은 375명의 환자들 중 3.2%에서 급성 삽입물 주위 관절 감염이 발생하었습니다. 삽입물 주위 관절 감염의 발병 률은 영양 실조 환자군에선 7.3%였던 것에 비해 좋은 영양상 태의 환자군에선 1.2%였습니다. 영양 실조는 감염성 재치환 술과 무균성 재치환술 이후 급성 삽입물 주위 관절 감염 발 병의 독립적인 위험 요인이었습니다. 저자들은 수술 전 영양 실조는 비만 환자들과 정상 체중 환자들 모두에서 흔했다고 지적했습니다. 그들은 영양 실조 상태의 환자들에게서 급성 삽입물 주위 관절 감염이 진행될 위험이 높은 것을 감안해, 정형외과의사들이 수술 전 영양 실조인지 여부를 알아보기 위해 환자들을 사전 검사하는 것을 고려해야 하며 또한 재 치환술은 모든 영양 상태 매개 변수들이 개선된 후에 시행 해야 한다고 결론을 내렸습니다. 향후 연구들은 삽입물 주위 관절 감염 발생 위험과 관련된 잠재적 인과관계에 영향을 주 는 영양실조 실험실 검사 매개 변수들을 교정하기 위한 표 준화된 선별 검사 프로토콜의 유용성을 평가하여야 합니다. 연구 수혈과 삽입물 주위 관절 감염의 위험을 증가시키는 영양 실조 Chen 등(USA)은 후향적 연구에서 214례의 1차 인공관절전 치환술(슬관절 118례, 고관절 96례)을 평가하였습니다. 영양 실조 상태의 환자들이 수혈을 더 많이 받았으며 또한 수혈 받은 환자들이 삽입물 주위 관절 감염 발병 위험이 더 높다 는 것을 발견했습니다. 연구 인공슬관절치환술 후 삽입물 주위 관절 감염 발생 위험을 증가시키는 비만 스위스 과학자들은 비만과 1차 인공슬관절치환술 후 삽입 물 주위 관절 감염 사이에 상관관계가 있는지 조사했습니다. Zingg 등(Switzerland)은 2346명의 환자들 중 1차 인공슬관 절치환술을 받은 2816명의 환자들을 평가했습니다. 평균 추 시 기간은 86개월이었습니다. 전향적 연구에서 저자들은 BMI 가 증가된 경우가 여성 환자들에게서 더 자주 발견 되었으며, 이는 연령이 증가하고 동반 질환 발생률이 더 높아지는 것과 관련이 있다고 보고했습니다. 연구에서 BMI 기준점이 35라 는 사실을 알게 되었습니다. BMI 35는(어떤 이유든) 재치 환술과 삽입물 주위 관절 감염 발병 위험이 두 배 높았습니 다. 여성들보다 남성들에게서 이 영향이 더 높다는 것을 관 찰 할 수 있었습니다. 연구 최소침습 전방 접근법(Smith-Peterson MIS) 후 늘어난 삽입물 주위 관절 감염 발병률 Clauss 등(Switzerland)은 최소침습 인공고관절치환술(551명) 601례를 코호트 방법으로 고식적 인공고관절치환술의 발표 된 데이터와 비교해 분석하여 최소침습 인공고관절치환술 이 후 삽입물 주위 관절 감염 발병률이 더 높다는 것(2.0%)을 발 견했습니다. 그들은 복합균 감염 발병률이 높다는 것(58%)을 알게 되었으며, 이 증례들의 42%가 복합균 중에서 대변 병원 균 이었음을 발견했습니다. 삽입물 주위 관절 감염 발병 환 자들에서 BMI 지수가 비교적 높은 것이 확인되었습니다. 서 혜부로부터 떨어져 측면 절개 연장하는 것이 감염을 예방하 는데 도움이 될 수 있다고, 특히 비만 환자들에게 도움이 될 수 있다고 제안했습니다.

18 18 과학 2011년 Holinka 등(Austria) 3 은 Trampuz 등 4 의 권고에 따라 제 거된 모든 삽입물을 초음파 처리 방법으로 처리 후 임상검사 를 테스트한 뒤, 세포 조직 배양과 비교해 이 방법이 삽입물 표면에서 세균들을 탐지하는데 유의하게 도움이 된다는 것을 확인하였습니다. 최근에 발표된 연구들로 초음파 처리 방법 이 임상 진단 절차에서 병원균을 탐지하는데 신뢰적이고 유용 하게 이용될 수 있는 방법이란 것을 확인했습니다. 2건의 연구 초음파 처리(Sonication)의 삽입물 주위 관절 감염에서 미생물 진단의 개선 Ravn 등(Denmark)은 전향적 연구에서 126례의 인공고관절 치환술과 77례의 인공슬관절치환술의 연속적인 재치환술을 대상으로 하였습니다. 저자들은 임상, 혈청 검사 결과들을 근 거로 48례의 재치환술 증례들에서 삽입물 주위 관절 감염의 발병을 예상했습니다. 그들은 적출된 삽입물을 대상으로 초 음파 처리액 배양법과 종래의 삽입물 주위 세포 조직 및 관 절 낭액 배양법을 비교했습니다. 저자들은 기존 배양 방법들 로 49례의 증례들(24%)을 조사하였는데 그 중 각각 7례와 5 례는 각각 무균성 해리와 기계적 실패로 인하여 재치환술을 했습니다. 이와 대조적으로 양성의 초음파 처리액 배양법으로 는 68례의 증례들을 진단했는데(33%), 이 중 각각 12례와 15 례는 무균성 해리와 기계적 실패로 인하여 재치환술을 했습 니다. 삽입물 주위 관절 감염 발병을 암시하는 48례의 재치 환술 증례들 중, 기존의 방법들을 이용했을 때 37례의 증례에 서 세균이 확인되었으며(77%), 초음파 처리를 이용했을 때는 41례(85%)에서 발견되었습니다. 재치환술 증례들에서 발견된 오염은 주로 기계적 때문 원인들 이었습니다. 초음파 처리 방법은 기존 방법들과 비교해 더 적은 오염을 발생시켰습니다 (기존 방법 15례, 초음파 처리 방법 6례). 이 논문의 저자들은 기존 방법들과 비교해 초음파 처리시 19개 이상에서 삽입물 주위 관절 감염 양성 배양을 발견했으며, 이 방법이 더 적은 오염을 발생시켜 삽입물 주위 관절 감염으로 인한 재치환술 비중이 높아진 상황에서 삽입물 주위 관절 감 염의 원인이 되는 세균을 진단하는데 의미있는 정보를 제공 했다고 요약했습니다. Lepetsos 등(Greece)은 삽입물의 해리로 인해 인공고관절 치환술 또는 인공슬관절치환술 후 재치환술을 받은 64명의 환자들을 조사했습니다. 그들은 삽입물 주위 관절 감염시 미 생물 진단을 목적으로 적출된 삽입물을 대상으로 초음파 처 리 배양법과 기존의 삽입물 주위 세포 조직 배양법을 비교했 습니다. 저자들은 기존 세포 조직 배양법의 세균에 대한 민감 도(61.5%)에 비해 초음파 처리 배양법의 민감도가 유의하게 높다는 것(84.6%)을 발견했습니다. Source: A. Trampuz, MD, Charité Berlin, Germany Source: A. Trampuz, MD, Charité Berlin, Germany Sonicate Tissue 적출된 삽입물에 대한 초음파 처리와 같은 새로운 방법들은 삽입물 주위 관절 감염의 진단에 혁신적입니다. 처음에 무균성 해리로 진단되었던 증례들도 실제는 낮은 정도의 감염으로 확인되는 경우도 있습니다.

19 19 2건의 연구들: 금속 삽입물들에 비해 인공슬관절치환술의 폴리에틸렌 삽입물들과 인공고관절치환술의 교차결합 폴리에틸렌 삽입물에 의미있게 더 높은 박테리아의 유착 슬관절 삽입물, 고관절 삽입물 및 다른 관절 삽입물 들에서 적출한 감염된 삽입물에 대한 박테리아의 유 착에 관한 주목할만한 임상 연구들은 유감스럽게도 거의 없었습니다. 다른 삽입물 재료들에 비교해 기존의 폴리에틸렌 삽입물 에서 박테리아 유착률이 더 높다는 실험 결과들을 확인한 첫 번째 연구는 우리가 아는 한 2012년 오스트리아 연구 소가 행 한 것입니다. Holinka 등(Austria)은 삽입물 주위 관절 감염이 발생한 환자들로부터 적출한 슬관절 삽입물 들(대퇴골과 경골 삽입물들, 폴리에틸렌 삽입물, 슬개골 삽입물)의 100개의 다른 종류의 삽입물에 대한 박테리아 유착 수준을 평가하고 이를 정량화한 연구로부터 임상적 으로 중요한 결과들을 발표했습니다. 초음파 처리 배양 방법을 이용해 집락 형성 단위 수를 세는 것으로 슬관절 삽입물들의 박테리아 수를 평가했습니다. 폴리에틸렌 삽 입물들과 경골 삽입물들이 미생물들로부터 가장 많이 영 향을 받는다고 보고했는데, 삽입물들간의 차이는 이 연 구에서 유의하지는 않았습니다. 금속(CoCrMo) 삽입물들 과 비교해 집락 형성 단위(CFU) 수가 가장 많은 삽입물 은 폴리에틸렌 삽입물(슬개골 삽입물)에서 탐지되었습니 다. 황색 포도상 구균은 초음파 처리 배양에서 집락 형성 단위 수를 가장 높게 만드는 병원균으로 확인되었습니다. 저자들은 감염된 재치환술에서는 삽입물의 부분 교환이 나 단일 폴리에틸렌 삽입물의 교환만으로 치료가 충분하 지 않을 수 있다고 기술했습니다. 최근에 이들은 인공고관절전치환술을 받고 삽입물 주 위 관절 감염이 발생한 환자들의 삽입물들에 유착된 박 테리아의 수에 대해 정형외과 학계 세계 최초로 중요 한 임상 연구 결과들을 발표했습니다. Lass 등(Austria)은 삽입물 주위 관절 감염으로 인해 연속적으로 1 차 수술과 재치환술을 받은 24명의 환자들에서 적출 한 80개의 삽입물(주대, 비구컵, 대퇴 골두, 삽입물)에 서 고관절 삽입물들에 유착된 박테리아의 수를 평가하 고 정량화했습니다. 그들은 16개의 티타늄-알루미늄-니 오비움 합금(Ti6Al7Nb) 주대들, 16개의 순정 티타늄 비 구컵, 24개의 세라믹 대퇴 골두(BIOLOX delta)와 24개 교차 결합 폴리에틸렌 삽입물을 초음파 처리했습니다. 총 24개의 삽입물(24명 환자들)에서 초음파 처리 배양 에 양성 반응을 보였습니다. 고관절에서 적출한 80개의 삽입물 중 68개에서 세균들이 탐지되었습니다. 표피 포 도상 구균은 집락 형성 단위 수가 가장 많은 원인 병원 균으로 확인되었는데, 특히 교차 결합 폴리에틸렌 삽입 물에서 가장 많이 발견되었으며 삽입물에서 이 병원균 의 수치는 대다수 삽입물과 비교되지 않게 많았습니다. 교차 결합 폴리에틸렌 삽입물에서 가장 많은 수의 박 테리아들이 탐지되었으며(10,180 CFU; 평균 566개, 범 위 0~5,000개), 그 다음으로 세라믹 대퇴 골두들(5,746 CFU; 평균 319개, 범위 0~2560개), 금속 비구컵들 (5,007 CFU; 평균 278, 범위 0~3000), 주대들(1,805 CFU, 평균 82개, 범위 0~1000개) 순으로 많았습니다. 가장 많은 수의 집락 형성 단위 삽입물은 역시 교차 결 합 폴리에틸렌 삽입물(566개)에서 탐지되었으며, 그 다 음으로는 금속 비구컵(417개), 세라믹 대퇴골두(338개) 순으로 많았으며, 반면 순정 티타늄 주대에서 탐지된 집 락 형성 단위 수는 훨씬 더 적었습니다(164개). 저자들은 이 연구의 중요성으로 금속 삽입물(주대, 비구컵)과 비교해 교차 결합 폴리에틸렌 삽입물에 대 한 박테리아 유착률이 유의하게 더 높다는 것을 지 적했으며, 이러한 결과는 금속 삽입물들(티타늄, 티 타늄 합금)에 박테리아 유착률이 더 낮다는 것을 확 인한 것이었습니다. 이들은 세라믹 대퇴 골두와 교차 결합 폴리에틸렌 삽입 물 간 집락 형성 단위(CFU) 분포 차이는 유의하지 않 았다고 보고했지만, 다양한 바이오 소재들이 삽입물에 유착되는 박테리아 수에 영향을 미친다는 것을 보여주 었습니다. 그러나 유의한 임상 결과들을 입증하고, 다양한 인공 관 절 표면에 유착되는 박테리아의 수에 대해 타당한 데이 터를 제시하는 증거에 기초한 과학 연구들이 요구됩니다. 흡연이 금속-금속 인공 관절 치환술 실패에 미치는 영향 담배에는 코발트와 니켈이 포함되어 있습니다. 흡연이 선천적 면역 반응과 후천적 면역 반응에 영향을 미친다는 것 은 이미 알려져 있습니다. 흡연과 니켈 감작 위험 증가는 이미 이전 연구들에서 알려져 있습니다. 그러나 이제 처음 으로 한 연구에서 흡연이 금속-금속 인공관절치환술 실패의 강력한 위험 요인이 될 수 있다는 것을 확인했습니다. 이 상관 관계는 대조군이었던 세라믹-폴리에틸렌 인공관절을 이식한 환자군에서는 분명하게 나타나지 않았습니다.

20 20 과학 연구 세라믹-폴리에틸렌 인공 관절과 대조적으로 금속-금속 인공 관절 치환술의 실패율을 높이는 흡연 Lübbeke 등(Switzerland, USA)은 무시멘트 금속-금속 인 공고관절치환술을 받은 환자들의 재수술 비율에 흡연이 미 치는 영향을 조사했습니다. 이 실험에서 대조군은 동일한 비 구컵 디자인과 골두 지름(28 mm)을 가진 무시멘트 세라믹- 폴리에틸렌 인공 관절을 삽입한 환자들이었습니다. 이 연구 에는 1964명의 환자들을 대상으로 하였으며(57%가 여성), 평 균 연령은 71세이였습니다. 1301명의 세라믹-폴리에틸렌 인 공 관절 환자들과 663명의 금속-금속 인공 관절 환자들을 조사했습니다. 평균 추시 기간은 6.9년(1.8~12.8년)이었습니 다. 56명의 인공고관절치환술 환자들이 재치환술을 받았습니 다. 금속-금속 인공 관절을 삽입한 환자들의 경우, 흡연자들 의 재치환술 비율은 비흡연자들의 재치환술 비율보다 4배나 더 높았습니다(95% CI ). 세라믹-폴리에틸렌 인공 관 절을 삽입한 환자들의 경우, 재치환술 비율은 1.3명으로 현 저하게 낮았습니다(95% CI ). 본 연구에서 금속 입자 에 대한 이상 반응(ARMD)을 보인 6명의 환자들은 모두 흡 연자들이었습니다. 이 논문 저자들은 흡연과 금속-금속 인공 관절의 상호작용이 금속 과민증과 관련이 있을지 모른다고 가정했습니다. 저자 들은 흡연은 금속-금속 인공 관절을 삽입한 환자들에게서 금 속 입자에 대한 이상 반응(ARMD)의 발생을 촉발하거나 이를 증폭시키는 효과를 갖고 있을지 모른다고 결론을 내렸습니다. 세라믹 결과 강직성 척추염은 만성 염증으로 유발된 척추와 천장 관절들의 점진적 관절염의 한 형태입니다. 강직성 척추염은 또한 고관절 에도 영향을 미칠 수 있습니다. 강직된 고관절로 인해 다양한 인공 관절로 인공고관절치환술을 받은 환자들의 수술 결과를 다 룬 데이터는 한정적이었습니다. 그러나 초기 임상 연구들은 장기 생존 차원에서 세라믹-세라믹 인공 관절이 유의하게 긍정적 인 효과들이 있다는 결과들을 제시하고 있습니다. 골용해가 없으므로 보존된 골 기질은 재치환술을 더욱 용이하게 할 수 있습 니다. 세라믹 미립자들의 뛰어난 생물학적 능력은 마모 입자로 유도된 골용해 발생 위험이 더 낮다는 것으로 알 수 있습니다. 2건의 연구들 강직성 척추염 환자들에서 세라믹-세라믹 인공고관절치환술의 높은 장기 생존률 김 등(Korea)은 강직성 척추염 환자들의 고관절 재치환술 비 율은 30~50%라고 보고했습니다. 인공고관절치환술과 관련 된 다양한 문제 중 환자의 젊은 나이와 어려운 술기 들도 포 함된다고 하였습니다. 저자들은 35명 환자들(30명 남성, 5 명 여성) 49례의 무시멘트 인공고관절치환술들의 임상 결과 들과 방사선 검사 결과들을 비교했습니다. 평균 연령은 32세 (20~54세)였으며 평균 추시 기간은 9.1년(2.2~18.3년)이었습 니다. 금속-폴리에틸렌 인공 관절은 23례에서서, 세라믹-세 라믹 인공 관절은 26례에서 사용되었습니다. Harris 점수는 두 환자군 사이에 유의한 차이가 없었습니다. 방사선 검사 결과, 금속-폴리에틸렌 환자군에서는 13례의 인 공고관절치환술에서서 골용해가 있는 것으로 확인되었지만, 반면 세라믹-세라믹 환자군에서는 골용해가 관찰되지 않았 습니다. 비구컵 해리는 금속-폴리에틸렌 환자군에서는 10례 에서 확인되으나, 반면 세라믹-세라믹 환자군에서는 없었습 니다. 술 후 9.1년 뒤 평균 생존률은 세라믹-세라믹 그룹의 경우 100% 였으며, 금속-폴리에틸렌 그룹은 81% 였습니다. 저자들은 무시멘트 인공고관절치환술의 경우 세라믹-세라믹 인공 관절이 좋은 선택이었을 것이라고 결론을 내렸습니다. 이들은 수술 당시 평균 연령 52세(16~75세)인 환자 15명(9명 남성, 6명 여성) 16례의 무시멘트 인공고관절치환술의 결과 를 평가했습니다. 1993년 전에 이 수술을 받은 환자들 경우 에는 금속-폴리에틸렌 인공 관절(지름 22.25, 28 mm)을 사 용했습니다. 1993년부터 1997년 사이 수술 받은 환자들은 세 라믹-폴리에틸렌 인공 관절(28 mm)을 사용했습니다. 1997년 이후 수술한 환자들은 세라믹-세라믹 인공 관절(28 mm, 32 mm)을 사용했습니다. 모든 환자들은 수술 후 호전된 거동과 기능을 보였습니다. 그러나 9례(환자 8명)에서는 금속-폴리 에틸렌이나 세라믹-폴리에틸렌 인공 관절을 사용했습니다. 6 례(환자 5명)에서는 가장 최근 방사선 촬영에서 인공 관절에 1~3 mm 사이의 선형 마모가 있는 것이 확인되었습니다. 방 사선 검사 결과, 3례에서 골용해가 발견되었습니다. 금속-폴 리에틸렌 인공 관절(22.25 mm)을 삽입한 한 젊은 여성은 비 구컵의 무균성 해리 때문에 수술 후 5년 뒤 재치환술을 받았 습니다. 저자들은 무균성 해리는 수술 당시 16세이었던 환자 의 인공고관절치환술 후 높은 기능적 요구와 청소년 류마티 스 관절염으로 인해 상대적으로 약한 비구가 그 원인일 것이 라고 추측했습니다. Rajaratnam 등(Austrailia)은 2009년에 발표한 강직성 고관절 에 대해 무시멘트 인공고관절치환술로 치료한 환자들을 대상 으로 한 연구는 평균 추시 기간이 11년(5~19년)으로 최장기 추 시 연구로 알려져 있습니다. 이 연구 논문 저자들은 강직된 고 관절에 세라믹-세라믹 인공 관절을 이용했을 때 다른 인공고 관절치환술의 결과와 비슷한 결과들을 얻었다고 하였습니다. 세라믹-세라믹 인공 관절을 삽입한 7례(환자 7명)에서는 가 장 최근에 이루어진 추시 방사선 검사에서도 선형 마모나 골 용해가 있다는 증거가 발견되지 않았습니다. 저자들은 무시 멘트 인공고관절치환술은 강직성 고관절 치료에 효과적이며 장기 결과도 양호하다는 결론을 내렸습니다. 연구

21 21 세라믹-세라믹 인공 관절 VS. 금속-폴리에틸렌 인공 관절: 중 장기 생존률 비교 Radulescu 등(Romania)은 무시멘트 세라믹-세라믹(알루미 늄) 인공고관절치환술을 받은 평균 연령 45.6세(30~62세)인 60명의 환자들과, 무시멘트 금속-폴리에틸렌 인공고관절치 환술을 받은 평균 연령 46.8세(32~64세)인 62명의 환자들을 비교한 전향적 연구의 중 장기 결과들을 보고했습니다. 평균 추시 기간은 6.2년(4.1~8.9년)이었습니다. 방사선 검사 결과 금속-폴리에틸렌 환자군에서는 4례(6.45%) 에서 골용해가 발견되었지만, 반면 세라믹-세라믹 환자군에 서는 단 1례의 골융해 사례(1.67%)만 발견되었습니다. Harris 점수는 양쪽 환자군 간에 유의한 차이를 보이지 않았습니다. 저자들은 수술 후 6년이 지났을 때 세라믹-세라믹 인공 관 절이 금속-폴리에틸렌 인공 관절보다 생존률이 더 높다고 결 론을 내렸습니다. 연구 세라믹-세라믹 인공 관절의 우수한 장기 마모 결과를 확인한 적출 분석 Korim 등(UK)은 소위 Mittelemier 삽입물 이라고 불리는 세 라믹-세라믹 인공 관절 1세대 삽입물에서 적출한 9개의 인 공 관절들을 연구했는데, 이 삽입물 수술을 받은 환자들은 평균 16년(7~20년) 이후 무균성 해리 때문에 재치환술을 받았습니다. 저자들은 단지 3례의 대퇴 골두에서 최소한으로 마모된 부위 들보다 표면 거칠기가 유의한 정도로 높은 선형 마모 부위가 있었다고 보고했습니다(0.645 μm vs μm). 나머지 6례 의 인공 관절들은 최소 수준의 마모를 보였습니다(매끄러운 표면 μm에 상반되는 μm). 세라믹 삽입물들은 알루미늄 세라믹이었습니다(BIOLOX, CeramTec GmbH, Plochingen). 1차 수술을 받을 때 환자들(6 명 여성, 3명 남성)의 평균 연령은 48세(22~60세)였습니다. 이들은 세라믹-세라믹 인공 관절 1세대 인공 관절들은 이전 의 적출 분석 결과들과 비교해서 장기간에서도 낮은 마모율의 결론을 내렸습니다. 부식과 관련한 최신 연구 결과들: 금속(CoCrMO) 고관절 및 슬관절 삽입물들에서 염증성 세포에 의해 유도된 부식 생물학적 시스템의 국소 부위에 영향을 미치는 부식 손상이 많은 논문들에서 분석되고 논의되어 왔습니다. 다양한 유형의 염 증 세포들로 인해 부식 손상이 일어나는 것과 관련하여 최근 발표된 새로운 증거들에 과학자들과 임상의들이 직면하며 염증 세포와 금속(CoCrMo) 삽입물의 표면 사이에 일어날 수 있는 상호작용의 임상 결과들과 관련해 새로운 의문들을 제기하고 있습니다. 이 최신 연구 결과들은 관절 치환에서 금속 입자에 대한 이상 반응 (ARMD)의 이해에도 영향을 미칠 수 있습니다. 연구 체내에서 금속(CoCrMO) 삽입물을 부식시킬 수 있는 염증성 세포들 Gilbert 등(USA)은 고관절과 슬관절에서 적출한 삽입물들을 현미경으로 관찰해 염증성 세포에 의해 유도된 금속(CoCr- Mo) 삽입물 부식이 발생할 수 있다는 것을 뒷받침하는 새로 운 증거를 제시했습니다. 금속-금속과 금속-폴리에틸렌 인 공 관절들을 포함한 51개의 삽입물 조합으로부터 적출한 69 개의 금속(CoCrMo) 삽입물들 중, 51개의 삽입물들(74%)에서 염증성 세포가 원인이 된 부식이 발견되었습니다. 저자들은 이 관찰 결과들이 인공 관절의 특정 디자 인, 특정 합금 미세 구조, 금속이나 폴리에틸렌 삽입 물 재료들에 한정되지 않는다고 보고했습니다. 그들은 다양하고 구체적인 부식 패턴들을 관찰했는데, 이 사 실은 다양한 유형의 세포들과/또는 세포 활동들이 자극을 받 았다는 것을 암시합니다. 부식은 개별 세포들이 금속(CoCr- Mo) 삽입물들을 가로질러 이동하고 인공 관절 표면에 붙어, 세포막으로 표면을 밀봉해 부식을 이끄는 것처럼 보입니다. 저자들은 공격적인 세포들의 크기는 20~300 μm 사이에 있 다는 것을 관찰했습니다. 금속 이온은 관절의 염증반응에 중 요한 역할을 하는데, 이것은 세포들로부터 집중적인 부식 공 격을 받는 부위들에서 발견되었습니다. 그러나 어떤 조건들 이 부식에 반드시 필요하며 어떤 활성 자극들이 이 유형의 염증성 세포의 직접적인 공격과 부식으로 이어지는지는 아직 명확하지 않습니다. 저자들은 활성 자극에는 인공 관절 표면에 미치는 마 모 부식 및 조립식 테이퍼, 다른 삽입물 부위, 폴리 에틸렌 삽입물에 발생되는 미립자나, 감염 혹은 알 려지지 않은 환자의 요인들이 포함될 지 모른다고 추측했습니다. 염증이 일어나는 환경 조건들의 변화와 낮은 ph 수치와 관 련된 염증성 질환들에서처럼 환자의 소인적 요인들이 필수 적인 역할을 하는지 여부는 아직 알려진 바가 없습니다.

22 22 과학 CORRESPONDING AUTHORS: Sylvia Usbeck (Clinical Affairs Manager) Leslie F. Scheuber (Senior Product Manager Hip) CeramTec GmbH Medical Products Division CeramTec-Platz 1 9 D Plochingen Germany s.usbeck@ceramtec.de l.scheuber@ceramtec.de References 1 Baek SH. Identification and preoperative optimization of risk factors to prevent periprosthetic joint infection. World J Orthop 2014;5(3): [Open Access Full Text Article] 2 Kurtz SM, Lau E, Watson H, Schmier JK, Parvizi J. Economic Burden of Periprosthetic Joint Infection in the United States. J Arthroplasty 2012;27(8),Suppl 1:61-65.e1 3 Holinka J, Bauer L, Hirschl AM, Graninger W, Windhager R, Presterl E. Sonication cultures of explanted components as an add-on test to routinely conducted microbiological diagnostics improve pathogen detection. JOrthop Res 2011;29(4): Trampuz A, Piper KE, Jacobsen MJ, Hanssen AD, Unni KK, Osmon DR. Mandrekar JN, Cockerill FR, Steckelberg JM, Greenleaf JF, Patel R. 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