Review Article doi:http://dx.doi.org/10.5397/cise.2013.16.2.163 대한견 주관절학회지제 16 권제 2 호 Clinics in Shoulder and Elbow Volume 16, Number 2, December, 2013 비연결형및전환형주관절전치환술 고려대학교의과대학구로병원정형외과학교실 문준규 천성광 Unlinked and Convertible Total Elbow Arthroplasty Jun-Gyu Moon, M.D., Sung-Kwang Chun, M.D. Department of Orthopedic Surgery, Guro Hospital, Korea University College of Medicine, Seoul, Korea Designs of total elbow arthroplasty have been evolving with clinical experiences. Newer implants are expected to resolve current limitations and improve long term outcomes. This review article focuses on the basic knowledge of unlinked and convertible total elbow arthroplasty. There have been a variety of designs of unlinked total elbow prostheses. Some implants are still used in the market, while others are no longer commercially available. Modified and newer designs include more congruent contact surface, stemmed implant, and radiocapitellar arthroplasty. Two convertible elbow prostheses have been developed, and one implant is currently available in Korea. Conversion from an unlinked to a linked mode is performed by adding a linking cap. Unlinked total elbow arthroplasty, which restores native elbow kinematics, has a biomechanical rationale of lowering polyethylene wear and loosening of implants. It can be indicated in younger and higher demand patients, who have adequate bone stock and soft tissues. Convertible total elbow arthroplasty broadens implant selection and simplifies revision surgery. These newer prostheses possibly improve the long term outcomes and resolve disadvantages of linked prostheses in total elbow arthroplasty. Key Words: Elbow, Arthroplasty, Unlinked, Convertible 서론주관절의인공관절치환술 (total elbow replacement arthroplasty; TEA) 은다른관절질환과마찬가지로진행된관절염의수술적치료중하나로선택될수있 다. 주적응증으로는중증의류마티스관절염및외상후관절염이며, 고령의환자에서발생한원위상완골관절면골절또는불유합의경우에도선택적으로사용될수있다. 1,2) 국내에서는 1984년에 Pritchard ERS TM 치환물 (DePuy, Warsaw, IN, USA) 이도입된이후, 다양 통신저자 : 문준규서울특별시구로구구로동길 97 고려대학교의과대학구로병원정형외과 Tel: 02) 2626-3089, Fax: 02) 2626-1164, E-mail: moonjg@korea.ac.kr 접수일 : 2013 년 10 월 2 일, 1 차심사완료일 : 2013 년 10 월 25 일, 게재확정일 : 2013 일 11 월 4 일 163
대한견 주관절학회지제 16 권제 2 호 한종류의디자인이사용되어왔으나현재는연결형모델인 Coonrad-Morrey 치환물 (Zimmer, Warsaw, IN, USA) 이진행된류마티스관절염환자에서주로시행되고있다. 3) 현대적인주관절전치환술또는성형술은 1972년 Dee에의해개발된경첩형금속치환물을꼽을수있는데시멘트를이용한고정을시도했다는점에서의미가있다. 4) 하지만금속관절면의접촉으로인한높은해리율로인한합병증이높아사용이점점줄어들었다. 이를보완한폴리에칠렌부싱 (polyethylene bushing) 을이용한이완성경첩관절 (loose hinge joint) 치환물이개발되어사용되기시작했다. 이완형경첩연결형디자인은약간의내반, 외반및회전운동을허용하여해리율이감소하고임상적인결과가호전되었지만, 젊고활동적인환자에있어서여전히베어링 (bearing) 마모와상대적으로높은해리율이문제가되고있다. 이러한배경으로표면치환술 (resurfacing) 또는비연결형 (unlinked design) 의치환물에다시관심을가지게되었고개발자들은스템-시멘트간의부하를줄여서해리율을감소시키는이론적배경을제시하였다. 5,6) 주관절치환술기구는가동성및연결성에따라분류할수있다. 가동성에따라분류할경우구속형 (constrained), 반구속형 (semiconstrained) 및비구속형 (unconstrained) 디자인으로나눌수있으며, 연결성에따라서는비연결형 (unlinked), 연결형 (linked) 및전환형 (convertible) 디자인으로나눌수있다. 비연결형디자인은인체주관절과같이상완부와척골부가연결되지않은것이고전환형디자인은필요에따라비연결형과연결형으로상호전환이가능한디자인이다. 비연결형디자인은 1974년개발사용된 Capitellocondylar 치환물 (Johnson & Johnson, Raynham, MA, USA) 부터, Pritchard ERS (DePuy), Souter-Strathclyde (Stryker, Mahwah, NJ, USA), Kudo (Biomet, Warsaw, IN, USA), Sorbie-Questor (Wright Medical Technology, Arlington, TN, USA) 등이과거에사용되었거나또는현재까지사용되고있다. 연결형디자인은 GSB (Zimmer), Osteonics (Osteonics, Allendale, NJ, USA), Prichard-Walker (DePuy), Coonrad-Morrey (Zimmer) 등이있는데, 2013년 9월현재국내에서는연결형치환물인 Coonrad-Morrey 치환물과 Discovery 치환물 (Biomet) 이가용한상태이다. 7) 본문에서는비연결형과전환형주관절인공관절치환물에중점을두어설명하고자한다. 1. 환자선택 비연결형주관절전치환술 (Unlinked TEA) 초기에는 1세대연결형디자인의높은합병율로저활동성의류마티스환자군이주관절인공관절치환술의주적응증이었다. 하지만주관절역학에대한이해가높아지고인공삽입물디자인과수술방법의발전으로최근에는비교적젊은환자에서의외상및비외상성관절염의경우까지적응증이넓어졌다. 하지만엄격한환자선택과적절한치환물의결정이주관절인공관절치환술의성공여부를결정하는데여전히중요하다. 일반적수술적응증으로중증의류마티스관절염이나다른염증성관절염, 특발성혹은외상후관절염, 골괴사, 혈우병성관절병, 종양재건술, 고령의환자에서발생한상완골원위부분쇄골절등이있다. 퇴행성관절염의경우에는비록진행된경우에도골극으로인한기계적충돌통증이나관절운동제한이주증상이므로인공관절치환술을시행해야하는경우는드물다. 수술전계획에서치환물을선택할때에는, 비연결형디자인을사용하기위해서는전제조건이필요하다. 충분한주변골및측부인대의안정성이필수적이며주관절주위의굴곡근및신전근의기능또한중요하다. 따라서골파괴가심한중증의진행된류마티스관절염이나원위상완골의골절중양측과 (column) 의분쇄골절이심한경우에는연결형치환물을사용하는것이바람직하다. 또한비연결형치환물을사용하기위해서는주관절주위근육간의균형이인공삽입물의안정성에기여하므로이러한조건이충족되지않는다면연결형인공삽입물을선택하여야한다. 골조직과연부조직이비교적잘보존된젊은연령의환자가비연결형의치환술의가장적합한적응증으로여겨진다. 2. 비연결형디자인의배경 금속관절면과폴리에틸렌관절면의접촉모양자체가비연결형치환물을사용한주관절의안정성에일부기여는하지만, 대부분의안정성은관절낭이나인대, 근육및힘줄등의연부조직이담당한다. 또한이러한연부조직은관절면에전해지는충격을흡수하거나분산시키는역할을함으로써치환물과연부조직간의하중을분담하게하는역할을하며이는이론적으로관절에 164
문준규 : 비연결형및전환형주관절전치환술 A B C Fig. 1. The current unlinked prostheses which have been used and commercially available. (A) Sorbie-Questor implant, (B) Kudo implant (C) and Souter-Strathclyde implant. 수있도록정상적인운동역학이유지되어야한다. 이러한주변연부조직의균형은결국폴리에틸렌마모나골소실, 비감염성해리를줄일수있는것으로기대되며이러한특징이비연결형디자인의생역학적배경으로해석된다. 한편비연결형디자인의초기모델은스템이없는표면치환형이었지만현재사용하고있는비연결형디자인은대부분인공삽입물해리위험성을줄이기위한스템형이다 (Fig. 2). Fig. 2. The Kudo unlinked total elbow arthroplasty (Biomet). Type 5 model has a humeral stem made of cobalt-chromium alloy with a titanium porous coating. The ulnar component has a metal backed polyethylene. 부하를줄이고시멘트-골, 시멘트-삽입물사이에생기는응력 (torque) 을줄이게된다. 5) 그동안개발된비연결형디자인은각각관절모양에따라다른내부구속성을가지고있다 (Fig. 1). 8-12) 내부구속성을줄일수록삽입물에가해지는부담을줄일수있으나단점으로부정주행 (maltracking) 이나불안정성 (instability) 이증가할수도있다. 따라서관절주위연부조직의균형과적절한범위한도에서의이완성유지로기능적인관절이완이되도록인공삽입물이위치해야한다. 바꾸어말하면측부인대의적절한긴장이유지되고근육의압박하는힘이관절의안정성을유지할 3. 추가적인요골두치환술 (Combined radial head arthroplasty) 주관절전치환술에서요골두의역할에대해서아직명확한연구결과가없는실정이다. 하지만비연결형치환물의경우, 요골-소두관절의안정성이전체주관절안정성에상당한기여를하므로요골두치환술자체가중요한요소가된다. 요골두치환술의장점으로는효과적인부하의전달 (load transfer) 과전체관절의안정성을높일수있다는것이대표적이다. 이러한장점은임상결과에서도요골두치환술을한경우더나은결과가보고된것으로증명된바있다. 13,14) 이론적으로요골-소두관절을가지게되면상완골-척골관절의부담을줄일수있는데이는더큰폴리에틸렌관절면을지날수록힘이분산되어시멘트-골간, 시멘트-인공삽입물간힘의전달을줄이기때문이다. 이러한이론에따라두개의관절을가짐으로써마모, 골용해및비세균성해리 165
대한견 주관절학회지제 16 권제 2 호 등을줄일수있다고여겨진다. 기술적인측면에서해부학적인요골-소두관절을재건하는것은어렵다. 이는요골두가해부학적으로복잡한구조를가지기때문인데, 요골경부는체간에대해 15도경사져있으며, 관절면모양이완전원형이아니라타원형이며, 경부축으로부터오프셋 (offset) 을가진다. 15) 그러므로원형의요골두치환물과곧은주대로는완전한정상해부학적구조를재현시킬수없으며초기디자인에서는이러한이유로요골두삽입물을포함하지않기도하였다. 최근에는요골두의중요성이알려져치환술의필요성과적합한디자인을동시에고려한결과로, 요골두가두관절면에서움직이는양극성요골두치환물 (bipolar radial head prosthesis) 이선호되고있다. 이양극성디자인은해부학적으로는인체요골두와상이하지만이론적으로요골두치환물이보다더자유롭게움직임으로써정상적인운동역학을구현하는데더적합하다고보기때문이다. 16) 향후요골두치환술을포함한주관절전치환술의개선된디자인이더나은임상적결과를초래할것으로기대되며이에대한추가적인연구가필요할것으로생각된다. 4. 임상결과 (Clinical results) 현재까지발표된비연결형주관절치환술의임상결과는각각다른종류의치환물을이용한수술의후향적연구로그한계가있다. Little 등 17) 은류마티스환자군에서시행한 Souter (Stryker), Kudo (Biomet) 및 Coonrad- Morrey (Zimmer) 치환물의비교연구를발표하였는데비연결형디자인에서불안정성이높았다는결과외에다른차이점은없었다고하였다. 비연결형디자인에서불안정성은대표적인단점으로알려져있으며평균 5% 정도비율로발생한다고하며, 여전히연결형디자인에비해우려되는점이다. 하지만종합적으로볼때, 비연결형디자인의임상결과는연결형디자인의결과와비슷하다. 합병증의발생빈도는비연결형디자인이연결형디자인에비하여해리의빈도는낮으며불안정성의빈도는높은것으로보고되고있다. 4,17,18) 전환형주관절전치환술 (Convertible TEA) 전환형인공관절치환물은인공삽입물의제거수술없이비연결형에서연결형으로전환하거나그반대로도 전환할수있다. 전환은처음수술을할때나추후추가적인수술시에시행할수있는데현재시장에나와있는전환형디자인중하나인 Latitude 모델 (Tornier Inc, Stafford, TX, USA) 은원위상완골반치환술에서주관절전치환술로도전환할수있다. 1. 전환형디자인의이론적배경대부분의진행된관절염환자의경우비연결형디자인의주관절인공관절성형술을사용할수있지만불충분한골조직, 측부인대의이완등이있는경우에연결형디자인을사용해야한다. 보통수술전에어떤종류의삽입물을사용할지결정하지만비연결형주관절인공관절수술을할때, 연결형디자인을동시에준비하여수술소견에따라선택할수있다면좀더바람직하다고할수있겠다. 예를들면, 비연결형삽입물을계획한수술에서치환술도중관절상태가안정적이지않거나관절면이일치하지않을경우에는연결형디자인을사용하는것이적절하다. 이때치환물을삽입한이후에도시멘트고정이완전히굳지않았다면비연결형에서연결형디자인으로바꾸는것이가능할수도있다. 하지만반복적인골절제및새로운기구들의준비가필요할수있으며수술시간이길어지는단점이있을수있다. 이런상황에서전환형삽입물을쓴다면반복적인골절제를피할수있고수술시간을줄일수있다. 특히스템의시멘트처리를하고난뒤에도주관절이불안정하다면쉽게비연결형에서연결형디자인으로변환할수있는장점을가진다. 이러한융통성은재치환술에서도장점을가진다. 또다른장점중의하나는수술자입장에서한가지디자인을사용함으로써대부분의환자들을수술할수있기때문에기구에쉽게익숙해지거나술기가편하다는것이다. 19) 비연결형주관절전치환술후일부환자들에게서주관절불안정성이합병증으로발생할수있다. 이러한불안정성이수술후급성기에발생한경우에는비관혈적정복과고정으로인대의회복을시도해볼수있다. 하지만지속적으로불안정성이회복되지않는경우에는인대재건술 (ligament reconstruction) 을고려해야하는데현재까지문헌을고찰해보면인대재건술의효과는불충분하다고알려져있어그수술의필요성에대한의문이많다. 20) 따라서연결형디자인인공삽입물을사용한재치환술이최선의치료로여겨지고있다. 9) 이런상황에서전환형디자인은최소침습적인접근법으로 166
문준규 : 비연결형및전환형주관절전치환술 A B C Fig. 3. The Latitude convertible total elbow arthroplasty (Tornier Inc). Conversion from (A) unlinked to (B) linked type. (C) Hemiarthroplasty is also available. 쉽게비연결형디자인을연결형디자인으로전환시킬수있다. 이러한시도는원위상완골의관절내복합골절및불유합, 무혈성괴사에시행된원위상완골반치환술 (hemiarthroplasty) 에도적용된다. 원위상완골반치환술이후환자가불안정성이나관절염, 지속적인통증이나척골측인공삽입물의침강현상을보인다면상완부치환물의재치환술없이연결형이나비연결형디자인의주관절인공관절전치환술을시행할수있다. 2. 전환형디자인의종류전세계적으로현재 Acclaim (DePuy) 치환물과 Latitude (Tornier Inc) 치환물의 2가지종류의전환형디자인이개발되어시장에서사용중이다. 이중국내에서도사용가능한 Latitude 치환물은코발트크롬재질의조절가능한인공삽입물로상완골반치환술이나전치환술에비연결형혹은연결형으로사용될수있다 (Fig. 3). 상완부는핀 (fin) 과축성회전과후방전위에저항하는전방플랜지 (flange) 로구성되어있으며양극성요골두관절치환술을선택적으로시행할수있다. 상완부부속품의삽관축성볼트는측부인대를삽입물과주변골에봉합해주는데사용할수있다. 뒷면이금속으로처리된척측부속품은두꺼운폴리에틸렌을가지고있고확장된구상돌기를포함하여후방안전성을높여준다. 비연결형디자인에서연결형디자인으로의전환은잠금마개 (locking cap) 를수술중에추가하거나 최소침습접근법으로추후재수술을통해시행할수있다. 2013년현재 Latitude system이국내에수입되어사용중이다. 요 약 주관절의비연결형치환물은경첩성연결형치환물의단점을보완할수있는장점을가지고있다. 젊은연령의활동적인환자에서해부학적구조를유지하면서장기적인합병증인치환물의해리, 골용해의발생을줄일수있을것으로기대된다. 최근연결형과비연결형디자인의상호전환이가능한전환형디자인이개발되면서치환물선택에다양성을제공하며연결형과비연결형의장점을유지하면서단점을보완할수있을것으로생각한다. REFERENCES 01) Morrey BF, Bryan RS, Dobyns JH, Linscheid RL. Total elbow arthroplasty. A five-year experience at the Mayo Clinic. J Bone Joint Surg Am. 1981;63: 1050-63. 02) Brumfield RH, Jr., Volz RG, Green JF. Total elbow arthroplasty: a clinical review of 30 cases employing the Mayo and AHSC prostheses. Clin Orthop Relat Res. 1981;158:137-41. 03) Kim JM, Lee SM, Park JC, et al. Complication and revision rate as the type of prosthesis of total elbow 167
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문준규 : 비연결형및전환형주관절전치환술 초 록 주관절전치환술은과거임상적결과를토대로새로운디자인이개발중이며불안정성이나해리등의단점을개선하고수명을향상시킬수있을것으로기대된다. 본종설은비연결형주관절치환술과전환형주관절치환술의일반적개념을기술하고자한다. 과거의비연결형치환물중현재는일부만사용되고있다. 기존의단점을보완한최근의비연결형디자인은더안정적인관절면모양, 스템형치환물및요골-소두치환술을첨가하는형태등으로개선되고있다. 전환형디자인은전세계적으로두개의모델이개발되어사용중이며최근국내에서도사용가능하게되었다. 비연결형디자인에서추가적인연결고리를이용하면쉽게연결형으로전환이가능하다. 비연결형주관절치환술은인체주관절과유사한운동구조를가지게되어폴리에틸렌마모나치환물의해리를감소시킬수있는장점이있다. 주변골과연부조직이보존된경우또는활동도가높은젊은환자에서적응증이될수있다. 전환형주관절치환술은치환물의선택을넓히고재수술을용이하게하는장점을가지고있다. 두개의치환물의사용은연결형치환술이가지고있는단점을보완하고장기적인결과를향상시킬수있을것으로기대된다. 색인단어 : 주관절, 전치환술, 비연결형, 전환형 169