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SFWJFX 대한족부족관절학회지 : 제 15 권제 3 호 2011 J Korean Foot Ankle Soc. Vol. 15. No. 3. pp.132-138, 2011 족관절인공관절치환술 연세대학교의과대학정형외과학교실 최기원 최우진 이진우 Total Ankle Replacement Gi Won Choi, M.D., Woo Jin Choi, M.D., Jin Woo Lee, M.D., PhD. Department of Orthopaedic Surgery, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea =Abstract= Although first generation total ankle replacement (TAR) had high failure rates, recent investigations have reported good results of the newer generations of TAR due to advances in implant designs and techniques. Patient selection is critical to performing TAR to obtain promising outcomes and to decrease complication rate. As the current concepts of correcting the accompanying deformity have been established, TAR in moderate to severe varus deformity of the ankle result in favorable outcomes and indications for TAR are expanding. Correction of deformity and hindfoot fusion should be performed in conjunction with TAR if needed. If radiolucency around components or osteolysis is progressive during follow-up, CT should be carried out as a confirmative diagnostic method. TAR is an effective treatment modality alternative to ankle fusion. However, we should recognize that TAR is a demanding procedure, which requires accurate techniques, enough experience, and preoperative plan for a concomitant deformity. Key Words: Ankle, Arthroplasty, Replacement 서 론 최종단계의고관절염과슬관절염의치료는대부분의정형외과의사에게익숙하며치료방법이잘정립되어있는반면족관절염은일반정형외과의사는물론족부전문의에게조차치료의선택자체부터결정을하기가까다롭다. 족관절에서일차성퇴행성관절염은슬관절이나고관 Received: July 20, 2011 Revised: August 10, 2011 Accepted: August 16, 2011 Jin Woo Lee, M.D., Ph.D. Department of Orthopaedic Surgery, Yonsei University College of Medicine, 250 Seongsan-no, Seodaemun-gu, Seoul 120-752, Korea Tel: +82-2-2228-2190 Fax: +82-2-363-1139 E-mail: ljwos@yuhs.ac 절에비해드물게발생하지만외상에의한이차성골관절염은흔하게발생한다. 1) 최종단계의족관절염에대한수술적치료로는인공관절치환술과관절고정술이있다. 관절고정술은아직까지도최종단계의족관절염환자에서가장좋은치료법으로인정받고있지만인접관절로과도한부하가가해져관절염으로진행할수있으며관절운동의제한으로보행이제한된다는단점이있다. 이에반해인공관절치환술은관절운동범위를보존할수있어거의정상적인보행이가능하고평평하지않은지면을걷는데도보다용이하며인접관절의과도한스트레스를줄여주어관절염의발생을막아준다는장점이있다. 2) 또한 Courville 등 3) 은족관절인공관절치환술이관절고정술에비해비용효율 (cost-effective) 이더높다고하였다. 과거지난 30년동안초창기족관절인공관절치환술은치 - 132 -

족관절인공관절치환술 환물디자인과수술기구의불량, 수술기법의부족, 시멘트사용의미숙함, 과도한골절제등으로인대의적절한안정성과족관절의정상적인역학적특성을회복하지못하여실패율이높았다. 4) 하지만이러한초창기족관절인공관절치환술의나쁜결과에도불구하고관절유합술에대한불만족, 고관절과슬관절에서인공관절치환술의좋은결과등의영향을받아족관절인공관절치환술에대한지속적인연구가이루어져최근에는기존의문제점들을보완한새로운족관절치환물제품들이개발되고있다. Pyevich 등 5) 은 3~10년추시관찰에서 93% 의만족도를 Knecht 등 2) 은술후 5년에 90% 이상의인공물의생존율을보고하는등최근의족관절인공관절치환술의결과는고무적이다. 본 론 1. 족관절인공관절치환술의적응증 족관절인공관절치환술은최종단계의관절염이있은중년또는노령의환자에서족관절이나후족부의변형이거의없고육체적활동의기대치가낮으며, 관절운동범위가양호하고신경혈관적으로정상이며, 좋은골질을가지고있고, 과체중이지않은환자에서추천된다. 반면말초혈관장애, 신경병성관절증, 급성또는최근감염, 불량한연부조직, 신경근육적불균형, 관절과운동성, 거골의심한무혈성괴사, 재건이불가능한심한부정정렬등이있는경우는금기사항이다. 6,7) 특히내반또는외반변형이있는족관절에서인공관절치환술은가장자리부하 (edge loading) 로인해좋지않은결과를초래할수있다. Wood와 Deakin 8) 은내반또는외반변형이 15 를넘는경우를상대적금기증으로, Doets 등 9) 은 10 를넘는내반또는외반변형을절대적금기증으로제시하였듯이족관절정열이양호한환자에서만인공관절치환술을시행할것을권유해왔다. 그러나중등도이상의변형이있는족관절도추가적인시술을인공관절치환술과동시에시행하거나단계적으로시행하여변형을교정해준다면중립위족관절의인공관절치환술의결과와차이가없다고보고한연구 10,11) 도있으므로변형에절대적금기증의범위는논란의대상이다. 불안정한신경관절병증, 거골의무혈성괴사, 감염의과거력등이있어인공관절치환술을시행할수없는경우나인공관절치환술이실패한경우에는관절고정술을시행할수있다. 12) 2. 족관절인공관절치환술의역사족관절인공관절치환술은 1970년에 Lord와 Marotte 13) 이폴리에틸렌경골인공물과금속거골인공물로구성된 1세대치환물을사용하여처음시행하였고인공물은시멘트를사용하여고정하였다. 1세대치환물로는비구속성 (constrained type) 의 Smith, Newton 제품과구속성 (constrained type) 의 Mayo, Oregon, TPR 등의제품이있었다. Dini와 Bassett 14) 은 Smith을이용한인공관절치환술후 3 년추시관찰에서후외상성관절염환자의 50% 와류마토이드관절염환자의 40% 에서만기능이좋았다고보고하였고 Kitaoka와 Patzer 15) 는 Mayo를이용한 2년이상추시관찰에서 36% 에서치환물이실패하였다고보고하는등 1세대의족관절인공관절치환술의결과는불량하였다. 이러한 1세대인공관절치환술의실패를토대로여러가지측면에서향상된 2세대치환물제품들이개발되었다. 2세대치환물제품은다공성표면처리 (porous coating) 가되어있고시멘트대신압박고정 (press fit) 으로치환물을고정하였으며폴리에틸렌의내구성이향상되는등보다해부학적, 생역학적관점에서디자인이개발되었다. 2세대치환물은인공물 (component) 의수와베어링 (bearing) 의종류따라두종류로나뉘어지며고정베어링 (fixed bearing) 이면서 2 개구조물시스템 (2-component system) 으로구성된제품과가동성베어링 (mobile bearing) 이면서 3개구조물시스템 (3-componet system) 으로구성된제품이있다. 전자는폴리에틸렌베어링과경골인공물이부착되어있으므로높은구속력 (constraint) 과접촉성 (conformity) 을갖게되어베어링의탈구는적으나높은전단력 (shear force) 을받게되는반면거골인공물과베어링의접촉은적어구속력이낮아져폴리에틸렌마모 (wear) 의발생이높다. 후자는접촉성과구속력간의균형을유지해전단력을줄일수있으나수술방법이어렵고베어링의탈구위험이있으며경골인공물과베어링사이의관절면에서폴리에틸렌의마모율이높다. 전자의제품으로 Agility, INBONE, Eclipse, SALTO Talaris, ESKA Rudigier, TNK 등이있고후자제품으로는 HINTEGRA, STAR, Mobility, Buechel-Pappas, Ramses 등이있다 3. 변형이동반된족관절의인공관절치환술 족관절인공관절치환술의성공을좌우할수있는여러가지요인중족관절의적절한정렬과인대의균형은중요한요소이다. 이는특히내반변형이있는족관절염에서중요하다. 수술후남아있는각변형과부정정렬은불안정 - 133 -

최기원 최우진 이진우 Figure 1. Diagram and algorithm showing ligament balancing in the incongruent varus ankle (Kim BS, Choi WJ, Kim YS, Lee JW. Total ankle replacement in moderate to severe varus deformity of the ankle. J Bone Joint Surg [Br] 2009;91-B :1183-90. Reproduced with permission and copyright of the British Editorial Society of Bone and Joint Surgery [citation].). Figure 2. Diagram and algorithm showing ligament balancing in the congruent varus ankle (Kim BS, Choi WJ, Kim YS, Lee JW. Total ankle replacement in moderate to severe varus deformity of the ankle. J Bone Joint Surg [Br] 2009;91-B :1183-90. Reproduced with permission and copyright of the British Editorial Society of Bone and Joint Surgery [citation].). 성과가장자리부하 (edge loading) 를진행시키고베어링의탈구를유발하여치환물의실패을초래할수있다. Doets 등 9) 이족관절인공관절치환물의 8년생존율이 10 이상의내반또는외반변형이있는경우엔 48% 였으며 10 미만의변형이있는족관절에서는 90% 라고보고한바와같이족관절의변형이있는경우엔상대적으로좋지않은결과를보인다. 따라서여러저자들은좋은결과을얻기위해선 10~15 이하의내반또는외반변형만을적응증에포함시켜야한다고주장한다. 8,9) 하지만최근에 Hobson 등 11) 은 10 이상의내반변형이있는족관절에서도인공관절치환술후좋은결과얻었다고보고하였다. 저자도중등도 Figure 3. Algorithm showing additional bony procedures (Kim BS, Choi WJ, Kim YS, Lee JW. Total ankle replacement in moderate to severe varus deformity of the ankle. J Bone Joint Surg [Br] 2009;91-B :1183-90. Reproduced with permission and copyright of the British Editorial Society of Bone and Joint Surgery [citation].). 이상의내반변형이있는족관절염환자와중립위의족관절염환자를비교한연구결과두그룹간에차이없이모두우수한결과를얻었음을보고한바있다. 10) 중등도이상의내반변형이있는족관절염에대한저자의수술방법을소개하자면거골경사각이 10 이상일경우비상합성내반 (incongruent varus), 10 미만일경우상합성내반 (congruent varus) 으로구분하여각기다른알고리즘에따라수술하였다. 비상합성내반의경우내측삼각인대이완술을시행한후에도외측관절면이벌어지고거골경사가남아있다면장비골건을단비골건으로전위시키거나변형 Brostrom 술식을이용하여외측보강술을시행하였다 (Fig. 1). 상합성내반인경우엔내측삼각인대이완술을시행후경골의원위관절면이중립위가되도록경골절제를시행하고필요에따라두꺼운폴리에틸렌베어링을삽입하였다 (Fig. 2). 인공물을삽입한후후족부의정렬을확인하고필요하다면종골의외측폐쇄성쐐기절골술을시행했으며전족부의회내변형과제1열의족저굴곡변형을동반한내반변형에대해선제1 중족골족배굴곡절골술을시행하였다 (Fig. 3). 만일아킬레스건의구축으로족배골곡이제한된다면비복근이완술또는경피적연장술을시행하였다. 4. 인접관절의관절염이동반된경우 족관절염이있는환자에서주변관절의퇴행성관절염을동반하는경우는흔하기때문에족관절인공관절치환술시거골하관절유합술이나삼중유합술과같은추가시술 - 134 -

족관절인공관절치환술 이필요할수있다. 16,17) 하지만후족부의유합술을시행할경우거골하관절과중족근골부위에서하중이분산되는기능이소실되므로족관절에스트레스를증가시켜인공관절치환술의임상적결과에영향을줄수있지만이에대하여잘알려진바가없었다. Kim 등 18) 은족관절인공관절치환술과거골하관절유합술또는삼중유합술을시행받은 60예와족관절인공관절치환술만을시행받은 288예를비교한연구에서후족부유합술을시행받은경우에도유합술을시행받지않은그룹과유사한결과얻을수있었으므로인공관절치환술시주변관절의관절염으로유합술이필요하다면유합술을동시에시행해야한다고하였다. 5. 임상결과 1) 메타분석결과 Stengel 등 19) 이 3개구조물시스템을이용하여인공관절치환술을시행한 10개의연구를대상으로메타분석한결과미국정형외과족부족관절학회평가표 (AOFAS 점수 ) 는평균 45.2점, 평균관절운동은 6.3 증가하였으며 12.5% 에서재수술이필요하였고치환물의 5년생존율은 90.6% 였다고보고하였다. Gougoulias 등 20) 은 13개의연구 (1105예) 를분석한결과수술후통증은 27~60% 에서남아있었고수술후 5년에치환물의실패율은 10% 였으며치환물종류에따라우열을판단할수는없었다고보고하였다. 또한족관절운동범위의증가는 0~14 로많지않아수술전환자들에게인공관절치환술후관절운동범위가반드시크게향상되는것은아님을주지시켜야한다고하였다. 관절고정술은통증은완화시켜주고기능을회복시켜주는가장좋은치료법으로인정되고있다. Kennedy 등 24) 은나사고정을이용한관절고정술에서 95% 의유합률과 AOFAS 점수가 23점향상되었다고보고하였고 Morgan 등 25) 도 90% 에서양호이상의결과와 95% 의유합률을보고하는등관절고정술의결과는양호한편이다. 하지만장기추시관찰에서인접관절의관절염발생이보고되고보행시분속수 (cadence) 와활보장 (stride length), 후족부와중족부의운동이감소되는단점이있다. 두수술법을비교한전향적무작위대조시험연구는아직보고된바없지만 Saltzman 등 26) 이전향적비무작위대조시험연구로 STAR 를이용한인공관절치환술과족관절고정술을비교한연구에서수술후통증의감소는차이를보이지않았지만기능적결과는인공관절치환술에서더양호한반면합병증의발생이인공관절치환술에서더높았다고보고하였다. Haddad 등 27) 이실시한메타분석에선인공관절치환술환자의 7% 에서재수술을하였고재수술의주된원인은해리 (loosening) 와침강 (subsidence) 이었으며관절고정술에선 9% 에서재수술을하였고불유합이주된원인이었다. 우수이상의임상결과를보인환자는인공관절치환술이 82%, 관절고정술이 72% 로두수술법모두비슷하게만족스러운결과를보였다. 이와같이두수술법을비교한연구들은두방법간에결과의차이가없거나서로상충된결과를보고하는등족관절염치료방법으로두가지수술법중하나를우월한방법으로추천하기에는기존의연구들만으로는근거가부족하며앞으로이에대한무작위대조시험연구가필요하다. 2) 치환물의종류별결과 Hintermann 등 21) 은 HINTEGRA 를이용한 122예에서 83.6% 에서우수이상의결과를얻었으며 AOFAS 점수는평균 45점증가하였고평균족관절운동범위는 39 였으며 68% 에서통증이완전히사라졌다고보고하였다. Valderrabano 등 22) 이 STAR를이용한 65예의결과 98% 에서우수이상의결과를보였고 AOFAS 점수는평균 59점증가하였다고보고하였다. Bonnin 등 23) 은 SALTO를사용한 93예중수술후 77% 에서통증이사라졌으며 AOFAS 점수는 51점증가하였고족관절운동범위는 13.1 증가하였다고보고하였다. 6. 족관절인공관절치환술과관절고정술통증과변형, 심한불안정을동반한족관절염환자에서 7. 합병증 1) 수술부위상처문제수술후상처합병증이내과골절과더불어인공관절치환술후가장흔하게발생하는합병증이며약 10% 에서발생한다. 8,28) 상처가많이벌어져있고신전지대가보존되어있다면음압창상치료가효과적이며상처와족관절이연결되어있다면인공물제거, 유리피판이식술, 관절고정술등의방법들이필요하다. 2) 내과골절내과골절의발생은 20% 에서발생하며 8,9) 톱의부주의한사용, 견인기로내과를무리하게당김, 경골인공물의부적절한위치와크기등으로발생할수있다. 또한내과골절은간혹수술후방사선사진에서야발견되기도하므로수 - 135 -

최기원 최우진 이진우 술중주의깊게관찰해야한다. 3) 부정정열부정정열은 4~45% 에서발생하는것으로보고되고있다. 5,9) 부정정열의발생을예방하기위해수술중관상면, 시상면에서절제가이드 (cutting guide) 의정열이적절한지반드시확인해야하며수술전에존재하던부정정열도절골술, 건이전술등을사용하여인공관절치환술와동시에또는단계적으로반드시교정해주어야한다. 4) 감염족관절인공관절치환술후감염의발생은 0~2% 로드문편이며이는고관절, 슬관절의경우와비슷한수준이다. 5,9,28) 감염의치료방침은고관절, 슬관절과유사하다. 봉와직염이나표재성감염은관절내감염없이상처가층별로잘봉합되어있다면세척, 변연절제술, 항생제치료등으로조절되며관절의급성화농성감염은세척, 변연절제술, 폴리에틸렌베어링의교체와항생제등으로치료될수있다. 아급성혹은만성감염은인공물제거와항생제시멘 트, 항생제치료, 단계적재치환술또는관절고정술등의치료가필요하다. 5) 인공물의침강및이동인공물의침강및이동은일반적으로골내성장 (bone ingrowth) 이부족하거나체중부하시인공물의지지 (component support) 가미흡한경우발생하며진행하는인공물이동은크기가작은경골인공물, 수술전 10 이상의변형등과도관계가있다. 5,9) 하지만무시멘트형의인공관절치환술후인공물이안정화되는데 6개월가량소요되므로수술후초기에경도의인공물이동은발생할수있다. 6) 무균성해리및골용해인공물의침강은초창기인공물안정성의실패와관련있는반면골용해는폴리에틸렌마모입자들이골용해성 (osteolytic) 또는골낭종 (bone cyst) 반응을촉진시켜발생한다. 골용해의일차적원인은인공물의부정정열과인공물과폴리에틸렌베어링의비상합적관절면이가장자리부하 (edge loading) 를유발하게되는것이다. Hintermann 등 21) A B C Figure 4. (A), (B) Post-operative radiographs showing the α angle defined as the angle between the anatomical axis of the tibia and the articulating surface of the tibial component on AP radiograph and the β angle measured in the same way as the α angle on lateral radiograph. (C) Lateral radiograph showing additional parameters to estimate a change in the position of the talar component. The γ angle was the angle between a line drawn through the anterior shield and the posterior edge of the talar component and a line drawn between the dorsal aspect of the talonavicular joint and the calcaneal tubercle. The distance c was a perpendicular distance from the most anterior part of the talar component to a line drawn between the dorsal aspect of the talonavicular joint and the calcaneal tubercle. The distance d was a perpendicular distance from the most posterior part of the talar component to the same line as described for distance c. - 136 -

족관절인공관절치환술 은경골인공물의해리를 α 또는 β각의변화가 2 를초과하거나연속적인방사선투과성선이 2 mm보다긴경우로정의하였고거골인공물의해리는 γ각의변화가 5 를초과하거나 c와 d의길이변화가 5 mm를초과한경우로정의하였다 (Fig. 4). 하지만단순방사선상에서골용해소견과그정도가축소되어보일수있고추시관찰시마다정확한전후방및측면사진을얻기는어려우며의료영상저장전송시스템 (Picture Archiving Communication System) 상에서마우스로측정하는것은부정확하기때문에 Hintermann 의방법과같이각도와길이측정으로인공물의위치변화를판단하는데는제한점이있을것으로생각된다. Hanna 등 29) 은단순방사선상에서골용해소견은 CT 검사상에서보다축소되어나타나므로 CT 검사를통해인공관절치환술후발생하는골용해소견을조기에발견하고발생범위를정확하게판단할수있다고하였다. 7) 충돌및이소성골화족관절인공관절치환술후골의과증식과충돌발생은높게보고되고있으며한연구에의하면 63% 에서충돌이발생하였다고하였다. 22,30) 골절제면의해면골노출이골과증식을유발하며이를예방하기위해노출된해면골에본왁스를바르거나뼈조각을없애기위해고압세척등을시행하기도한다. 적절한인공물의크기선정과골극제거가수술후에충돌발생의위험을줄여줄수있으며만일충돌이우려된다면거골인공물의크기를줄이는것이추천되기도한다. 족관절인공관절치환술후이소성골화의발생빈도는 7~64% 로보고되고있으며 Bai 등 31) 은이소성골화가통증및강직과관련될수있다고하였다. 8,10,22) 8) 불안정성족관절인공관절치환술수술시인대균형은반드시이루어져야한다. 내반변형의족관절은삼각인대이완술과함께불안정성의정도에따라변형 Brostrom 술식, 변형 Evans 술식, 단비골건이나슬건등과같은자가건또는동종건을이용한인대재건술이필요하다. 반면외반불안정성을동반한경우는삼각인대재건술을시도하기도하지만삼각인대재건술이어렵고삼각인대재건술에대한결과도아직까지검증되지않은상태이다. 9) 인접주위관절의관절염족관절인공관절치환술을시행받은환자에서도인접주위관절의통증은발생할수있다. 수술전 CT 검사나국소마취제주입을통해후족부관절염이통증을유발하는 것으로확인된다면인공관절치환술과동시에또는단계적으로관절고정술을시행해야한다. 인공관절치환술은족관절고정술에비해수술후후족부관절염이적게발생하는것으로되어있으나완전하게후족부관절염을예방하지는못한다. Agility를이용한 9년추시관찰에서거주상관절염이 15%, 거골하관절염이 19% 발생하였다는보고도있다. 2) 결 론 초창기족관절인공관절치환술의결과는불량하였으나최근에는수술기법과치환물의발전으로좋은결과들이보고되고있다. 하지만합병증을줄이고좋은결과를얻기위해선수술대상환자의엄정한선별이요구된다. 족관절의변형이동반된경우엔과거엔경미한변형만을적응증에포함시켰으나최근엔동반변형의교정에대한개념들이정립되어감에따라중등도이상의변형에서도좋은결과들이보고되어수술의적응증도확장되어가고있다. 변형이동반된족관절염에선좀더세심한계획이요구되며수술전또는수술중동반된변형을반드시교정해주어야한다. 또한수술전인접주위관절염에대한평가가이루어져야하며필요하다면수술중또는단계적으로관절고정술을시행해야한다. 수술후추시관찰에서진행하는골용해소견이관찰된다면 CT 검사가필요하며재수술시인공물고정상태가안정적이라면골이식만으로치료가가능하다. 족관절인공관절치환술은최종단계의족관절염환자에서족관절고정술의단점을보완해줄수있는유용한치료법이며비용효율면에서도관절고정술보다효과적이다. 하지만인공관절치환술이족관절염의치료방법으로관절고정술보다우월하다고말하기에는기존의연구들만으로근거가부족하며앞으로이에대한무작위대조시험연구가필요하다. 족관절인공관절치환술은정확한술식과충분한경험, 동반된변형에대한정확한분석과계획등이요구되는어려운수술임을인식해야한다. REFERENCES 1. Thomas RH, Daniels TR. Ankle arthritis. J Bone Joint Surg Am. 2003;85-A:923-36. 2. Knecht SI, Estin M, Callaghan JJ, et al. The Agility total ankle arthroplasty. Seven to sixteen-year follow-up. J Bone Joint Surg Am. 2004;86-A:1161-71. 3. Courville XF, Hecht PJ, Tosteson AN. Is total ankle arthroplasty a cost-effective alternative to ankle fusion? Clin Orthop - 137 -

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