대한견 주관절학회지제14권제1호 Clinics in Shoulder and Elbow Review Article Volume 14, Number 1, June, 2011 doi:10.5397/cise.2011.14.1.146 주관절치환술의임상결과와합병증 성균관의대삼성서울병원 박민종 Outcomes and Complications of Total Elbow Arthroplasty Min Jong Park, M.D. Department of Orthopedic Surgery, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea Purpose: To describe the recent clinical results and complications of total elbow arthroplasty based on the literature review. Materials and Methods: The indications of total elbow arthroplasty include rheumatoid or inflammatory arthritis, posttraumatic arthritis, anklylosed elbow, tumor resection which cannot recover elbow function by other reconstructive procedures, and comminuted distal humerus fracture in elderly patients. Complications are aspetic loosening, infection, prosthesis fracture, periprosthetic fracture, ulnar neuropathy, ectopic ossification, triceps insufficiency, dislocation, and bushing wear. Results and Conclusion: Mean 10 year survival rate following total elbow arthroplasty has been reported 85% on the basis of revision. The prognosis in patients with an inflammatory arthritis is reported to be best, and loosening rate in patients with a posttraumatic arthritis tends to be high. Complication rate is known to be higher than that of other joint arthroplasty. In particular, deep infection occurs in 3~5% of the patients. Total elbow arthroplasty provide satisfactory results when it is performed properly in selected patients who have an elbow joint with irreversible dysfunction and low level activities. Key Words: Elbow joint, Total joint arthroplasty, Complication 주관절전지환성형술 (total elbow arthroplasty; 이하 TEA) 은수술적응증이되는환자수가적어수술빈도가고관절, 슬관절에비해현저하게낮기때문에한명의수술자가많은경험을갖기어렵고수술결과에대한자료도상대적으로적은편이다. 따라서적절한환자를선택하고좋은수술결과를얻기위해서는 여러문헌을토대로최근의결과와합병증등에대한지식을습득하는것이중요하다. 그동안여러 prosthesis가소개되었고임상결과에대한발표가있었으나국내에서사용가능한모델은현재로서는 semi-constrained linked type인 Coonrad-Morrey (Zimmer, Warsaw, IN, USA) 가유 통신저자 : 박민종서울특별시강남구일원동 50 성균관의대삼성서울병원정형외과 Tel: 02) 3410-3506, Fax: 02) 3410-0061, E-mail: mjp3506@skku.edu 접수일 : 2011 년 6 월 22 일, 게재확정일 : 2011 년 6 월 27 일 146
박민종 : 주관절치환술의임상결과와합병증 일하므로주로이 prosthesis에대한자료를중심으로정리하였다. 1. 전체적인 TEA 의임상결과주관절은체중의부하가거의없는대신관절운동의범위가넓은특징을갖고있다는점에서인공관절의결과와문제점도하지관절의인공관절수술과다른측면이있다. 가장큰관심사인인공관절의수명을치환물의이완 (loosening) 의빈도를기준으로비교한다면하중의부하가적어수명이길것으로추정되나여러합병증으로인한재치환술 (revision) 의빈도는고관절과슬관절에비해오히려높은경향이있다. 2003년까지발표된 TEA 임상논문을대상으로 3618예를체계적으로분석한 Little 등의보고에따르면 5년추시를기준으로평균재치환율 (revision rate) 이 13%, 이완율 (loosening rate) 이 9% 이며기능은 Mayo elbow performance index를기준으로 excellent와 good의비율이평균 78% 였다. 1) Coonrad-Morrey와 unlinked type인 Kudo prosthesis를비교했을때 revision rate는유사하나 loosening rate는 Kudo가 18% 로 2% 인 Coonrad-Morrey 보다높다는점은주목할만한사실이다. Norway에서시행한 562 예의 TEA 를분석한보고에따르면 5년후실패율또는 revision rate는 8%, 10년후는 15% 인것으로조사되었다. 2) 재치환의원인은치환물의이완 (loosening), 관절불안정, 치환물주위골절 (periprosthetic fracture), 감염순이었다. Coonrad-Morrey prosthesis의 10년이상추시 41 예를발표한저자들에의하면 3) 13 예에서재치환술을하였고이중 11 예는 2번이상시행하였으며나머지 68% 는재치환술없이최장 31 년까지기능을유지하였다고하였다. 한편 Morrey는자신이한 TEA 중 40 세이하에서시행한 55 예를평균 91 개월추시한결과이완, bushing wear, 감염등으로 22% 에서재치환술을하였으며특히염증성관절염에비해외상후관절염환자에서재치환율, 합병증이높고기능평가가낮다고보고하였다. 4) 2. 적응질환별임상결과류마토이드관절염 (RA) 또는염증성관절염 : RA를포함한염증성관절염이 TEA 의가장흔한적응증인것은분명하며임상결과에대한논문도가장많이발표되었다. 통증이심하고기능이심하게제한된고도의관절염환자에게적용하는만큼전체적으로높은만족도와좋은기능을보고하고있다 (Fig. 1). 5) Morrey가 1980년대초에 Coonrad-Morrey TEA를시행한 78 예의 RA 주관절을 10~15년추시한결과를보면 6) 10예 (13%) 에서재수술을하였고 (3 상완삼두근파열, 2 감염, 2 aseptic loosening, 2 척골골절, 1 ulnar stem fracture), 치환물의생존율은 92% 이며 86% 에서 MEPI가 good 이상이었다. 2005년 Little 등 7) 은 RA 주관절에서 Coonrad-Morrey 와 unlinked type (Kudo, Souter-Strathclyde) 을평균 5년간추시한결과운동범위의증가는주로골곡범위가향상되었으며생존율이 Coonrad-Morrey가우수한경향을보였다고보고하였다. 특히 Coonrad- Fig. 1. Radiographs of the elbow in 65 years-old female with an advanced rheumatoid arthritis who underwent total elbow arthroplasty. 147
대한견 주관절학회지제 14 권제 1 호 Morrey가 semi-linked type으로불안정의위험이없으면서치환물의이완으로인한재치환율이 unlinked type에비해낮은결과를보였다. Unlinked type이일반적으로 5% 정도의탈구가발생한다는사실을감안 하면 1) semi-linked type 이합병증이적을뿐만아니라 수명도더길다는것을시사하고있다. 최근 Coonrad- Morrey와 unlinked type 인 Souter-Strathclyde를비교한 Prasad 등의보고도 5년생존율이 100% 인 Coonrad-Morrey에비해 aseptic loosening이 18%, 불안정이 9% 이며 93% 생존율을보이는 Souter- Strathclyde 의결과가나쁨을보여주고있다. 8) 외상후관절염 : 외상후관절염환자의 TEA 임상결과는염증성관절염에비해생존율, 기능평가, 만족도등에서나쁜것으로알려져있다. 2,4,9) 이유는여러관절을침범한만성질환으로인해활동성이낮은염증성관절염에비해외상성관절염은비교적건강하고활동적인환자들로기능적요구도가높은경향이있기때문일것이다. Morrey는외상성관절염 85 예에대한분석에서 10) 16 예 (19%) 에서 revision을하였으며그원인은 bushing wear 7예, 감염 4예, 치환물골절 (component fracture) 3예, 이완 2예라고보고하였다. 75% 의실패가 60 세이하에서발생하였고재치환이나치환물제거를 end point로한생존율은 5년이 92%, 10년이 78%, 15년이 70% 이었다. 통증과기능면에서비교적만족할만한결과를보여주고있지만, 6 년추시에서 MEPI 기능평가 good 이상이 83% 이었 던반면 11) 평균 9 년이상추시한결과 68% 로떨어진다 는것은활동력이높은환자에서장기결과가좋지않 음을시사하고있다. 원위상완골골절 : 상완골원위부골절은관혈적정복및내고정을하는것이원칙이나골다공증이심한고령의환자에서발생한원위상완골관절내분쇄골절은안정적인내고정을통한좋은결과를거의기대하기어렵다는전제하에일차치료로 TEA 를선택할수있다. 골유합, 관절운동범위회복, 일상생활로의복귀에많은시간과노력이필요한내고정술에비해특별한선행질환이없었던골절환자에게 TEA 를적절하게시행한다면비교적짧은시간내에일정수준의기능을확보할수있기때문에다른적응증에비해상대적으로좋은결과를기대할수있다. 12,13) TEA를시행한평균 69 세의골절환자 43 예에대한평균추시 7년의결과를분석한 Morrey의보고에따르면 14) MEPI는 100점만점에평균 93점이며재치환은 5예에서시행하였고 65% 에서아무합병증없이기능을유지할수있다고하였다. 최근 65 세이상의분쇄, 관절내골절환자를대상으로관혈적정복및내고정 (ORIF) 과 TEA 의결과를전향적으로무작위비교한논문에따르면 TEA 를받은군이 MEPI 점수가 2년추시까지높다고하였으며관절운동범위도 TEA 군이우수한경향을보인다고하였다. 15) 재수술율은 ORIF 로내정한군중 25% 에서 ORIF가기술적으로어려워 TEA 로전환한것을포함하면 ORIF 군이 45% 로 15% 인 TEA 군보다훨씬높아전체적으로 TEA 수술을선호하는결론은내렸다. 그러나 TEA 의기능회복이초기에매우우수하다는것은당연한결과이며시간이지날수록재치환율이증 Fig. 2. Radiograpahs of the elbow in 76 years-old female with a nonunion following primary fixation of distal humerus intercondylar fracture, which has been treated with total elbow arthroplasty. 148
박민종 : 주관절치환술의임상결과와합병증 가하는인공관절의운명을무시할수없기때문에, 장기추기결과도 TEA 가우수하다고절대장담할수없을것이다. 특히최근개발된 anatomical locking plate는기존의 plate에비해골다공이심한골절이라도역학적으로높은고정력을확보할수있기때문에, 기술적으로고정이어려워 TEA 를선택하는환자의폭이좁아질것으로예상된다. 따라서 TEA 의가장좋은적응증은골절에대한일차치료보다는일차내고정술에실패한고령의환자라고할수있다 (Fig. 2). 완전유합또는 ankylosis: 관절이완전유합되거나파괴되어관절운동범위를거의소실한환자의운동기능을회복하기위한가장합리적인방법은 TEA 일것이다. 그러나대부분의환자에서변형을동반하고있고연부조직문제가있는등여러가지면에서기술적으로가장어렵고합병증의위험이높다는사실을간과하여서는안된다. 13예에대한 Morrrey의보고에따 르면 16) 운동범위는평균 81 도를얻을수있었으며 70% 에서 good 이상의만족스러운결과를보였지만감염, 이소성골화, 피부괴사등의합병증이많이발생하고합병증뿐만아니라강직의재발로반이상에서재수술이필요하다고하였다. 골관절염 (osteoarhtritis): 주관절의일차성골관절염은하지관절과달리관절연골의소실보다골극, 유리체등의기계적자극으로인한통증과운동제한이더중요한병리기전이기때문에 TEA 가적응증이되는경우는고령의통증이심한관절염환자를제외하고는거의없다. 대부분높은활동수준을가지고있고 TEA 수술후에도팔의사용이많을것으로예상한다면이완등의기계적문제가발생할가능성이높을수밖에없다. 따라서단순히연골이마모되었다고하여 TEA 를시행하는것은경계하여야하며반드시골극을제거하는 debridement procedure를개방적혹은관절경적으로먼저시행하는것을고려하여야한다. 17) 종양절제 : 관절근처의골종양을관절면을포함하여광범위하게절제하여야하는환자에서관절의기능을유지하기위해서 TEA 가유일한선택인경우가대부분이다. 결과는절제범위, 종양자체의예후등종양의요인이크다는점에서일반적으로분석하기는어려우며종양의적극적인절제와관련하여신경손상이높은것으로알려져있다. 18) 3. TEA의합병증 TEA 의가장흔한합병증중하나인 aseptic loosening 은앞서결과에서분석하였으며이외에심각한합병증인감염을비롯하여 component 골절, 치환물주위골절 (periprosthetic fracture), 척골신경병증 (ulnar neuropathy), 이소성골화, 상완삼두근손상, 탈구를포함한불안정, bushing의마모등이있다. TEA 의합병증은다른관절의관절치환술에비해발생율이높고다양한것으로알려져있다. 1993년까지의문헌을분석한결과전체적인합병증발생율이무려 43% 였던반면 19), 최근 Voloshin 등 20) 은 1993년이후 2009년까지발표된문헌의 2938예의 TEA를체계적으로분석하여평균 24.3% 로보고하였다. 질환별합병증발생율은염증성관절염이 24.3%, 외상후관절염이 37.5%, 원위상완골골절이 21.5% 로외상후관절염에서합병증이더많이발생하는것을알수있다. Krenek 등 21) 은 10 년간 California에서수술한 1625 명의 TEA 의 database를분석한결과 8% 정도가 90 일이내에여러가지합병증으로재수술을하였으며평균 4년동안거의 8% 에서 revision, amputation, 또는 fusion을시행한것으로조사되었다. 한편 TEA 후 90일이내의 mortality는 Krenek 등은 1625명중폐색전증 (pulmonary embolism) 으로인한사망 2명을포함하여 10 명 (0.62%) 으로보고하였으며 Morrey도자신의환자 1117명 (1441예) 중 90 일이내사망률이 0.62% 이며평균나이는 66 세이고심장, 폐, 신장등의동반내과질환과관련된사망이라고보고하였다. 22) 감염 : 감염은고관절과슬관절에비해 TEA 가위험성이높다는사실을명심하여야한다. 주관절을싸고있는근육을포함한연부조직이얇은것이가장큰요인이라고할수있으며특히염증성관절염환자는만성질환과장기간약물치료로피부를비롯한연부조직이약해지고저항력이떨어지는경우가많다. 외상후관절염환자를비롯하여이전에수술을받은경력이있는환자에서는이미조직이손상을받은만큼수술받은회수가많을수록감염의위험성이높아진다고보아야한다. 심부감염율은 1980년대에는 9% 로지나치게높은경향이있었으나 19) 1998년 Morrey가자신의환자를대상으로분석한감염율은 3.3% 이며 23) 최근의문헌분석에서도평균 3.3% (0.5~6%) 로조사되었다. 20) 감염율을그나마이정도로낮추는데가장기여가큰것은 antibiotic impregnated cement의사용인것으로추정하고있다. 척골신경병증 (ulnar neuropathy, dysfunction): 척골신경의이상은여러주관절질환에서흔하게동반되는증상이고신경병증의발생여부가치료결과에영향을미치는경우가많다는사실을명심하고 TEA 를할때항상주의를기울여야한다. 수술전에척골신경의이상이있는지반드시확인하여야하며조금이라도증상이있는경우유리술및전방이전술 (anterior transposition) 을시행하여야한다. 뿐만아니라 TEA 후에도척골신경의유착이나압박, 운동중 stretch- 149
대한견 주관절학회지제 14 권제 1 호 ing 으로인해신경병증이자주발생하므로가능성이있다면비록증상이없더라도전방이전술을하는것이원칙이다. 특히 Coonrad-Morrey type은양측측부인대를완전히자르고관절을주로과굴곡하여수술을진행하기때문에의인성척골신경손상의가능성이높다는점과수술후척골신경병증의높은발생율을감안한다면모든예에서처음부터척골신경을유리하여전방으로이전하는것이바람직하다. 삽입물주위골절 : 삽입물주위골절은주로골다공증이심한환자에서치환물의이완이진행된 humeral component 주위에발생하며 (Fig. 3) revision 및 strut allograft를사용한보강유합술로좋은결과를얻을수있다. 24) 삽입물파절 : 삽입물파절 (component fracture) 은디자인의문제, 과도한스트레스부하등으로드물게발생하며 Morrey의경우일차 TEA 에서 humeral component가 0.65%, ulnar component가 1.2% 라고보고하였다. 25) Bushing wear: Linked prosthesis에서연결부분의 polyethylene bushing이시간이경과할수록마모되는것을완전히피할수는없다. 그러나 bushing이지나치게닳게되면내외반불안정이커지고 particle 에의한 synovitis가발생할수있으며결국에는 metal on metal wear가진행된다. 26) 조기에 bushing 이마모되는가장큰원인은삽입할때정확하게축 을맞추지않았기때문이며특히두 component 사이에회전축이안맞게되면 bushing이비대칭으로조기에닳게된다. Bushing이비대칭으로마모된환자에서는 bushing을교체할필요가있다 (Fig. 4). 27) 탈구및불안정 : 탈구또는심한불안정은 linked type에서드물게연결부가해체되거나심하게마모되어발생할수있지만근본적으로 unlinked type에서발생하는문제점이다. 여러연구결과 unlinked type의이완율이 semi-linked type에비해낮다는근거가없다는점에서, 특히심한골흡수, 불완전한측부인대등으로불안정한관절에서 unlinked prosthesis를사용할필요가없다. 상완삼두근손상 (triceps insufficiency): TEA 후상완삼두근의문제는 V-shape의 tongue flap을아래로젖히는방법, splitting 방법, 삼두근의연결을유지한상태로주두부착부를박리하는방법모두에서발생하며전체적인발생율은 1~2% 정도이다. 20) 세심한박리와재봉합으로예방하여야하며재파열되거나제역할을못할경우직접봉합, anconeus transfer, Achilles tendon allograft 등의방법을사용한다. 28) 이소성골화 : 이소성골화는염증성관절염보다는외상후관절염에서흔하게발생하며특히유합된관절 Fig. 3. Radiograph of the elbow in 78 years-old female shows healed periprosthetic fracture around the humerus prosthesis, which was inserted 11 years ago to replace the severely advanced rheumatoid elbow joint. Fig. 4. Radiograph of the elbow shows the evidence of polyethylene bushing wear at 5 years after the primary total elbow arthroplasty. 150
박민종 : 주관절치환술의임상결과와합병증 에대한 TEA 후발생빈도가높다. 수술후예방적방사선조사 (prophylactic radiation) 의효과도입증되지않았다. 16) 재수술로이소성골을제거하고재발하지않는다면좋은결과를기대할수있다. 4. 요약 주관절치환술은다양한질환에적용할수있으며생존율이 10 년기준으로 85% 정도되어다른관절의치환술과비교될만한결과를보인다고할수있다. 질환별로는활동성이떨어지는염증성관절염에서시행한결과에비해외상성이나골관절염환자에서시행한결과가나쁘므로활동의정도와나이, 직업등을고려하여신중하게결정하여야한다. 무엇보다도합병증의빈도가다른관절에비해높고특히가장심각한합병증인감염의빈도가아직도 2~5% 로상당히높다는사실을명심하여야한다. 따라서적절한치료방법이떠오르지않거나주관절수술에대한경험이적다는이유만으로관절보존이가능한치료방법이있음에도불구하고쉽게주관절치환술을결정하여서는안된다. 주관절치환술은재건술로관절기능을회복할가능성이없는활동력이높지않은환자에대해신중하고적절하게시행한다면만족스러운기능회복을제공할수있으며앞으로새로운디자인과기술의발전으로더좋은결과를기대할수있을것이다. REFERENCES 1. Little CP, Graham AJ, Carr AJ. Total elbow arthroplasty: a systematic review of the literature in the English language until the end of 2003. J Bone Joint Surg Br. 2005;87:437-44. 2. Fevang BT, Lie SA, Havelin LI, Skredderstuen A, Furnes O. Results after 562 total elbow replacements: a report from the Norwegian Arthroplasty Register. J Shoulder Elbow Surg. 2009;18:449-56. 3. Aldridge JM, 3rd, Lightdale NR, Mallon WJ, Coonrad RW. Total elbow arthroplasty with the Coonrad/ Coonrad-Morrey prosthesis. A 10- to 31-year survival analysis. J Bone Joint Surg Br. 2006;88:509-14. 4. Celli A, Morrey BF. Total elbow arthroplasty in patients forty years of age or less. J Bone Joint Surg Am. 2009;91:1414-8. 5. Hildebrand KA, Patterson SD, Regan WD, MacDermid JC, King GJ. Functional outcome of semiconstrained total elbow arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2000;82:1379-86. 6. Gill DR, Morrey BF. The Coonrad-Morrey total elbow arthroplasty in patients who have rheumatoid arthritis. A ten to fifteen-year follow-up study. J Bone Joint Surg Am. 1998;80:1327-35. 7. Little CP, Graham AJ, Karatzas G, Woods DA, Carr AJ. Outcomes of total elbow arthroplasty for rheumatoid arthritis: comparative study of three implants. J Bone Joint Surg Am. 2005;87:2439-48. 8. Prasad N, Dent C. Outcome of total elbow replacement for rheumatoid arthritis: single surgeon's series with Souter-Strathclyde and Coonrad-Morrey prosthesis. J Shoulder Elbow Surg. 2010;19:376-83. 9. Kraay MJ, Figgie MP, Inglis AE, Wolfe SW, Ranawat CS. Primary semiconstrained total elbow arthroplasty. Survival analysis of 113 consecutive cases. J Bone Joint Surg Br. 1994;76:636-40. 10. Throckmorton T, Zarkadas P, Sanchez-Sotelo J, Morrey B. Failure patterns after linked semiconstrained total elbow arthroplasty for posttraumatic arthritis. J Bone Joint Surg Am. 2010;92:1432-41. 11. Schneeberger AG, Adams R, Morrey BF. Semiconstrained total elbow replacement for the treatment of post-traumatic osteoarthrosis. J Bone Joint Surg Am. 1997;79:1211-22. 12. Ali A, Shahane S, Stanley D. Total elbow arthroplasty for distal humeral fractures: indications, surgical approach, technical tips, and outcome. J Shoulder Elbow Surg. 2010;19:53-8. 13. Chalidis B, Dimitriou C, Papadopoulos P, Petsatodis G, Giannoudis PV. Total elbow arthroplasty for the treatment of insufficient distal humeral fractures. A retrospective clinical study and review of the literature. Injury. 2009;40:582-90. 14. Kamineni S, Morrey BF. Distal humeral fractures treated with noncustom total elbow replacement. J Bone Joint Surg Am. 2004;86:940-7. 15. McKee MD, Veillette CJ, Hall JA, et al. A multicenter, prospective, randomized, controlled trial of open reduction--internal fixation versus total elbow arthroplasty for displaced intra-articular distal humeral fractures in elderly patients. J Shoulder Elbow Surg. 2009; 18:3-12. 16. Peden JP, Morrey BF. Total elbow replacement for the management of the ankylosed or fused elbow. J Bone Joint Surg Br. 2008;90:1198-204. 17. Kozak TK, Adams RA, Morrey BF. Total elbow arthroplasty in primary osteoarthritis of the elbow. J Arthroplasty. 1998;13:837-42. 18. Athwal GS, Chin PY, Adams RA, Morrey BF. Coonrad-Morrey total elbow arthroplasty for tumours of the distal humerus and elbow. J Bone Joint Surg Br. 2005;87:1369-74. 19. Gschwend N, Simmen BR, Matejovsky Z. Late complications in elbow arthroplasty. J Shoulder Elbow Surg. 1996;5:86-96. 20. Voloshin I, Schippert DW, Kakar S, Kaye EK, Morrey BF. Complications of total elbow replacement: a systematic review. J Shoulder Elbow Surg. 2011;20: 151
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