ISSN 1225-1682 (Print) ISSN 2287-9293 (Online) 대한골절학회지제 29 권, 제 4 호, 2016 년 10 월 J Korean Fract Soc 2016;29(4):250-257 https://doi.org/10.12671/jkfs.2016.29.4.250 Original Article 불안정성전자간부골절의활강압박고나사수술적고정술에있어베타 3 칼슘인산염이식의역할 김철호 김지완 * 임익주 장재석 울산대학교의과대학서울아산병원정형외과학교실, 인제대학교의과대학해운대백병원정형외과학교실 * The Role of Beta-Tricalcium Phosphate Graft in the Dynamic Hip Screw Fixation of Unstable Intertrochanter Fracture Chul-Ho Kim, M.D., Ji Wan Kim, M.D., Ph.D.*, Eic Ju Lim, M.D., Jae Suk Chang, M.D., Ph.D. Department of Orthopedic Surgery, Asan Medical Center, Ulsan University College of Medicine, Seoul, Department of Orthopedic Surgery, Inje University Haeundae Paik Hospital, Inje University College of Medicine*, Busan, Korea Purpose: The purpose of this study was to introduce our method of stabilizing unstable intertrochanteric fractures by using the dynamic hip screw (DHS) with a beta-tricalcium phosphate (β-tcp) graft and to compare the outcomes of this procedure with those of the conventional DHS without β-tcp. Materials and Methods: Patients who underwent surgery by using DHS between March 2002 and January 2016 were retrospectively reviewed for analysis of the outcomes. The inclusion criteria were: 1) age of 60 years and older; 2) low-energy fracture resulting from a fall from no greater than the standing height; 3) multifragmentary pertrochanteric fracture (AO classification 31-A2.2, 2.3); and 4) follow-up of over 3 months. We compared 29 patients (29 hips) who underwent surgery, using DHS without β-tcp, with 29 age-sex matched patients (29 hips) who underwent surgery using DHS with grafted β-tcp granules to empty the trochanter area after reaming. We investigated the fracture union rate, union time, and length of lag screw sliding. Results: Bone union was achieved in all cases. The mean union time was 7.0 weeks in the β-tcp group and 8.8 weeks in the non-β-tcp group. The length of lag screw sliding was 3.6 mm in the β-tcp group and 5.5 mm in the non-β-tcp group. There were no implant failure cases in both groups. Conclusion: The β-tcp graft for reinforcement DHS acquired satisfactory clinical outcomes for treating unstable intertrochanteric fractures. Key Words: Femur, Intertrochanter fractures, Dynamic hip screw, Beta-tricalcium phosphate Received July 18, 2016 Revised August 12, 2016 Accepted September 21, 2016 Address reprint requests to: Jae Suk Chang, M.D., Ph.D. Department of Orthopedic Surgery, Asan Medical Center, Ulsan University College of Medicine, 88 Olympic-ro 43-gil, Songpa-gu, Seoul 05505, Korea Tel: 82-2-3010-3525ㆍFax: 82-2-488-7877 E-mail: jschang@amc.seoul.kr Financial support: None. Conflict of interest: None. 서 최근인구의고령화로인해골다공증성근위대퇴골절은그빈도가점차로증가하는추세이다. 2015 년도국민건강보험심사평가원발표자료에따르면국내의골다공증성고관절골절은 2025 년까지연간 10.2% 이상증가할것으 론 Copyright c 2016 The Korean Fracture Society. All rights reserved. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/ by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 250
The Role of β-tcp Graft in the DHS Fixation 251 로예측된다. 1) 대퇴부전자간골절은골다공증성고관절부골절중에서도대표적인골절로서일반적으로수술적치료를필요로한다. 2,3) 1950년대이후로대퇴부근위골절에대한수술기구는다양하게발전되어왔으나, 4) 고령에서의골다공증성취약골절에대한치료는여전히쉽지않다. 노인성대퇴골골절의경우해면골의망상구조의연결이취약하여금속고정술후고정물-골간고정물실패가종종보고되며, 5) 따라서고관절부골다공증성취약골절의치료성과를높이고자다양한수술기법의시도가있어왔다. 1990년대금속고정물의강도와고정력을보강하는방법의일환으로대퇴골두를향하는활강압박나사, 블레이드혹은유관나사의관을통하여액상시멘트를주입하는방법 6) 이소개된이후이는현재까지도종종이용되고있으나골시멘트경화과정에서발생하는반응열에의한골손상및금속물제거시의문제점, 관절내시멘트의유출등다양한합병증에대한우려가있으며임상결과역시아직논란이많다. 7,8) 베타 3칼슘인산염 (β-tricalcium phosphate, β-tcp) 은골시멘트에비해보다생체친화적인소재로서사용과정에있어경화과정이없어이로인한합병증발생가능성을최소화할수있으며, 골시멘트와달리생체골의세포분화와골형성, 골전도를도와생역학적으로보다안정된골구조상태를유지하는이점을기대할수있다. 9,10) 이에본연구에서는고령의대퇴전자간불안정성골절의수술적치료로금속활강압박고나사기법을사용하는데있어, 압박고나사삽입직전대퇴대전자부와소전자부위간해면골결손부에임상에서골대체재로흔히사용되는 β-tcp 과립을이식하는방법을통하여결손된부위의 β-tcp 이식은골유합률의향상과및지연나사의활강정도를감소시킬것이라고가정하고 β-tcp 비이식군과의임상결과를비교하고자한다. 1. 연구대상 대상및방법 2002 년 3 월부터 2016 년 1 월까지대퇴전자간골절진단하단일집도의에의해활강압박고나사를통한개방적정복술및내고정술을시행받은 481 명 486 예의환자를대상으로후향적연구를시행하였다. 상기환자중연구대상포함기준은 60 세이상의환자, 수상기전상기립높이이하의저에너지골다공증성골절환자, AO 분류상 31-A2 형태의다분절성골절중불안정성골절인 31-A2.2, 31-A2.3 형태의골절환자및 3 개월이상추시가가능하였 던환자였다. 60 세미만의환자및고에너지외상에의한골절환자는제외하였다. 상기기준을만족하는환자는 117 예로이중 β-tcp 를이식하지않고수술을시행한환자가총 29 명 29 예, β-tcp 를이식하여수술을시행한환자군이 88 명 88 예였다. 이를대상으로비교 - 대조군연구를계획하여성별과연령을동일하게짝지은 29 명 29 예를각각대상으로, 최종적으로 58 명 58 예를연구대상으로삼았다. 컴퓨터프로그램을이용한성별및연령에대한정확한대조를시행하였다. 본연구는서울아산병원연구기관윤리심의위원회의승인을받고이루어졌다. 2. 수술방법및수술후처치 모든수술은단일술자에의해시행되었으며모든예에서활강압박고나사와전자부안정화금속판 (DePuy Synthes, West Chester, PA, USA) 을사용하여수술을시행하였다. AO 분류상 31-A2.2, 31-A2.3 형태의골절은외측벽 (lateral wall) 골절의가능성이있어모든예에서전자부안정화금속판 (trochanter stabilizing plate) 을적용하였다. 수술은골절수술대에서시행하였으며다음과같은순서로진행하였다. 먼저대전자부를중심으로대퇴외측도달법을이용하여피부를절개하였다. 절개는대퇴간부의다소하방에서시행하였으며이후피하조직을박리하고장경대 (iliotibial band) 를노출한후피부절개와같은방향으로절개한뒤이를상하로견인하였다. 이후 vastus ridge 를기준으로외측광근을 L 자형태로박리하여고나사삽입부를노출시켰다. 이후골절부를촉지하면서골절편을정복하였다. 대퇴골두를향하여가이드핀 (guide pin) 과항회전핀 (anti-rotation pin) 을삽입하고사용할금속판의각도를확인한뒤 depth gauge 로측정한고나사가이드핀의깊이에맞추어확공기로확공을시행하였다. β-tcp 이식은확공이후 β-tcp 과립을확공된대퇴근위부외측창을통하여삽입하였다 (Fig. 1), 드라이버로대퇴골내부를촉지하여주로해면골결손이심한상방의대전자부및내측의소전자부를중심으로과립을삽입하였으며이를 C-arm 으로확인하였다 (Fig. 2). β-tcp 과립은직경 2.8-5.6 mm 사이굵기의 chronos granule (DePuy Synthes) 을사용하였으며용량은경우에따라골수강내빈공간이충분히채워질수있도록 10 g 에서 20 g 사이의용량을사용하였다. 과립의삽입시고나사의진입경로는피하도록하였다. 이후압박고나사와측면금속판을차례로삽입하고, 나사고정및전자부안정화금속판을추가로고정하였다. 수술다음날부터휠체어보행을하였으며수술 2 일째부터수술후 6 주째까지워커혹은목발을이용한부분체중
252 Chul-Ho Kim, et al. Fig. 1. Beta-tricalcium phosphate graft through the lag screw reaming window. Fig. 2. A 79-year-old female patient. (A) Intraoperative C-arm image shows reaming lag screw. (B) Impaction beta-tricalcium phosphate (β-tcp) granule to lessor trochanter area. (C) Impaction β-tcp granule to greater trochanter area. (D) Post-fixation status.
The Role of β-tcp Graft in the DHS Fixation 253 부하보행 (partial weight bearing ambulation) 을허용하였고수술후 6 주부터수술후 3 개월까지는목발을이용한전체중부하 (crutch assisted full weight bearing ambulation), 수술후 3 개월부터는목발없이전체중부하 (full weight bearing ambulation) 를허용하였다. 3. 방사선적평가 수술직후전후방및측방단순방사선사진으로부터 tip-apex distance (TAD) 11) 를측정하여고나사삽입위치의적절성을평가하였으며, Kyle 등의방법 12) 을이용하여대퇴 - 경간각을측정함으로써전자간골절수술후정복상태를평가하였다. 수술직후촬영한전후면방사선사진과최종추시시촬영한전후면방사선사진에서압박고나사의활강정도를측정하였다. 방사선촬영상하지의외회전으로인해발생가능한오차를교정하기위해 Doppelt 의방법 13) 을사용하였다 (Fig. 3). 또한수술후추시관찰한전후면및측면단순방사선사진으로부터골유합률및골유합시기를확인하였으며골유합의기준은가골이관찰되거나, 가골형성이없는경우골절선이없어지고골소주가골절부를통과하는양상이관찰될때로정의하였다. 최종추시시골유합이되지않은상태로지연나사첨단부가 3 mm 이상내, 외측혹은전, 후방전위되거나혹은골두천공이발생한경우, 금속판이나압박고나사의파손및이로인하여재수술을시행한경우를고정실패로정의하였다. 14) 4. 통계적분석 연구대상군전체를 β-tcp 이식군과비이식군으로나누어나사의활강정도, 골유합률및골유합기간을비교하였다. 양군간의인구구성학적비교분석은 Mann- Whitney U 검정및 Fisher 의정확검정을시행하였으며, TAD 값의비교는독립표본 T 검정을, 지연나사의활강정도차이는 Mann-Whitney U 검정을시행하였다. 통계적인분석은 IBM SPSS ver. 21 소프트웨어 (IBM, Armonk, NY, USA) 를이용하였다. 결 연구대상군의인구학적구성은 Table 1 과같다. 환자들의평균추시기간은 17.3 개월 ( 범위, 3.0-63.9 개월 ) 이었다. 수술직후촬영한방사선사진으로부터측정한 TAD 는 β- 과 Fig. 3. The Doppelt s method. To measure the extent of sliding, a correction factor was applied. Correction factor= B/b, the extent of sliding= A a B/b.
254 Chul-Ho Kim, et al. TCP를 사용한 군에서 평균 19.9 mm, 사용하지 않은 군에 서 평균 21.2 mm로 양 군 간의 유의한 차이는 없었다(p= 0.335). 수술 후 대퇴 경간각은 β-tcp를 사용한 군과 사 용하지 않은 군의 모든 예에서 해부학적인 위치 혹은 외반 고정으로 Kyle 등12)이 제시한 적절한 정복 위치에 부합하 였다. 수술 직후와 최종 추시 방사선 사진상 압박 고 나사 의 활강은 β-tcp를 이식한 군에서 평균 3.62 mm, β-tcp 를 사용하지 않은 군에서 평균 5.50 mm로 측정되었으며 두 군 간의 통계적 차이는 없었다(Table 2). 모든 예에서 최종 추시 방사선 사진상 골유합 소견이 관찰되었고, 상기 방사선적 평가 항목에서 제시한 골유합 기준을 만족시키는 데까지 소요된 기간은 β-tcp를 이식한 군에서는 평균 7.02주, 이식하지 않은 군에서는 8.80주가 소요되었다. 최 Table 1. Patients Demographics of the Cohort Variable Age (yr) Gender Male Female 2 BMI (kg/m ) BMD (T-score) Fracture type AO 31-A2.2 AO 31-A2.3 β-tcp group Non-β-TCP group 74.6±14.2 74.6±14.2 10 (34.5) 19 (65.5) 21.4±3.4 3.6±0.9 10 (34.5) 19 (65.5) 22.6±3.6 3.0±1.3 19 10 15 14 p-value 종 추시 방사선 사진상 고정 실패의 기준에 부합하는 예는 관찰되지 않았다(Fig. 4). 고 찰 대퇴 전자간부 골절에 대한 수술적 치료 중 하나인 활강 15) 압박 고 나사 고정술은 안정성과 역학적인 장점 으로 우 수한 결과가 입증되어 현재에도 서구권을 포함하여 국내에 서도 자주 사용되고 있으나 해면골 결손이 심하고 골질이 불량한 고령의 골다공증성 취약골절에서는 종종 문제를 일 으키는 경우가 있다. 골다공증이 있는 경우 피질골의 두께 가 얇아지면서 해면골의 비율이 증가하고, 진행 경과에 따 라 해면골의 상호 연결성이 소실되어 골다공증성 고관절 골절에서의 활강 압박 고 나사 고정술의 경우 문헌 보고에 따르면 적게는 10%에서 많게는 20% 이상16,17)에 이르기까 지 그 합병증이 보고되고 있다. 이번 연구에서 해면골의 결손이 있는 경우 β-tcp를 이용하여 빈 공간을 채운 후 활강 압박 고 나사 고정술을 시행하였을 때 전 예에서 골 Table 2. Comparison between Two Groups of Blade Screw Slippage and Bone Union 0.325 0.067 0.374 Values are presented as mean±standard deviation, number (%), or number only. β-tcp: Beta-tricalcium phosphate, BMI: Body mass index, BMD: Bone mineral densitometry. Variable Blade screw slippage (mm) Bone union rate Period of bone union (wk) β-tcp group 3.62±3.46 100 7.02±2.14 Non-β-TCP p-value group 5.50±7.47 100 8.80±2.75 0.943 0.654 Values are presented as mean±standard deviation or percent only. β-tcp: Beta-tricalcium phosphate. Fig. 4. Serial follow-up x-ray of the 70-year-old female patient. (A) Preoperative radiograph shows 31-A2.2 type trochanteric fracture. (B) Immediate postoperative radiograph after surgery using beta-tricalcium phosphate. (C) Postoperative radiograph at the 3-month follow-up. (D) Postoperative radiograph at the 12-month follow-up.
The Role of β-tcp Graft in the DHS Fixation 255 유합을얻을수있어만족할만한결과를얻었다. 해면골결손이심할경우이를보완하기위한방법의하나로 1996년 Stankewich 등 6) 은골시멘트를이용한고정나사의보강법을발표하였다. 이는골절을정복한뒤기존의방법과마찬가지로도관나사를골절부위에삽입하고나사의머리부분을통해액체상태의골시멘트를주입하는방식을통해시멘트를나사산주위근위부에만주입함으로써나사의활강을방해하지않고도골다공증성골절에서고정력을높일수있다는이론적배경을바탕으로발전하여왔다. 이는대퇴경부골절뿐아니라전자간부골절치료에있어서도널리활용되어근자에는나사산주위에시멘트주입을위한구멍을만든기구도소개되었다. 그러나이러한액체시멘트를이용한보강법은현재까지도임상결과에논란이있으며 2009년 Lindner 등 18) 에의해실제환자를대상으로한전향적무작위대조군연구와 2016 년 Hofmann-Fliri 등 19) 에의해발표된생체역학연구에서도우수한효과를입증하지못하였다는문제점이있다. 또한액상시멘트의경화과정에서발생하는반응열에의해뼈조직과주변관절이손상될가능성, 골절간격에시멘트가유입되거나관절강내로시멘트가유출될가능성, 추후나사제거가필요할시나사제거를어렵게만들수있다는단점이있다. 반면골시멘트에비해생체친화적인골이식대체재의한종류인 β-tcp 는생체골의주성분인칼슘과인으로이루어진물질로서정형외과영역뿐아니라치과등을포함한다양한외과영역에서널리이용되고있다. 골구조와유사한다공성미세구조를지녀모양과굵기에따라다양한제형이개발되어이용되고있으며, 이에본연구에서는 2.8-5.6 mm 굵기의 β-tcp 를수술부위해면골결손부위에이식함으로써상기열거한골시멘트의문제점없이도고정나사의고정력을보강하고자하였다. 골유합률과골유합기간에있어서는양군모두최종추시시양호한골유합소견을보였으며골유합기간에있어서도유의한차이는나타나지않았다. 이는모든예에서정확한골절의정복을얻었으며, 압박고나사삽입위치가적절하였기때문이라할수있겠다. 전자간골절에서의압박고나사치료는압박나사의활강을통해골절면의압박을유도하여빠른골유합을도모하나과도한압박나사의활강은대퇴오프셋을감소시킨다는단점이있다. Yoo 등 20) 은 2014년고령의전자간골절에서골유합여부와상관없이압박나사의활강정도가클수록임상결과가열등하다는연구를발표한바있다. β- TCP는골시멘트와달리생체골의세포분화와골형성, 골전도기능을가짐으로써생역학적으로보다안정된골구조상태를유지하는이점을기대할수있다. 9,10) 이러한 근거를바탕으로저자들은골편간의안정성을간접적으로시사하는압박나사활강정도에있어서는 β-tcp 를이식한군에서평균활강정도가적을것이라예측하였다. 본연구에서는환자군의연령과성별을짝지은연구를시행함으로써압박나사활강에영향을미칠수있는외적인요소를최소화하였으며, 실제로 β-tcp 사용군에서활강정도가 3.6 mm 로, β-tcp 를이식하지않은군의평균활강정도인 5.5 mm 에비해적게관찰되었으나통계적차이를얻지못해저자들이가정한결손된부위에 β-tcp 이식을통하여지연나사의활강정도가감소될것이라는가설은기각되었다. 두군에서활강의정도에통계적인유의성은찾을수없었으나이는비교적적은양의표본으로인해유의성이나타나지않았을가능성이있다. 본연구의한계점은연구대상인원이다소적어 β-tcp 를이식한군에서압박나사활강정도가적음은확인하였으나그통계적유의성을입증하지못했다는점, 환자군이고령인관계로평균추시기간이비교적짧고임상결과를비교하지못하여방사선적분석만을하였다는점을들수있겠다. 또한연구대상을짝짓는과정에있어성별과연령을일치시켰으나수상전, 후골밀도계측이시행되지않은환자가있어골밀도인자는일치시키지못한관계로이로인한선택오류가능성을생각할수있다. 그러나 β-tcp 는골시멘트보강법에비해생역학적보완의가능성이있으며, 이론적으로우수한임상결과를기대할수있으므로추후이에대한대규모연구가필요할것으로생각된다. β-tcp 이식술은통상적인고정법에서복잡한수술술기가추가되지않고비교적수술경험이적은술자도쉽게접근할수있다는점에서높은골유합률을고려할때충분한적용가치가있을것이다. 결 불안정성전자간부골절의활강압박고나사수술적고정술에있어 β-tcp 이식은모든예에서골유합을가져오는만족할만한임상결과를얻었다. 압박고나사수술의보강법으로서활강정도를감소시키는데에대한 β-tcp 의역할은추가적인연구가필요할것이다. 론 References 1) National Health Insurance Service. NHIS statistical information system [Internet]. Wonju, National Health Insurance Service: 2015 Oct 19. Available from: http://www.nhis. or.kr/bbs7/boards/b0039/15329. 2) Jensen JS, Sonne-Holm S, Tøndevold E: Unstable tro-
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ISSN 1225-1682 (Print) ISSN 2287-9293 (Online) 대한골절학회지제 29 권, 제 4 호, 2016 년 10 월 J Korean Fract Soc 2016;29(4):250-257 https://doi.org/10.12671/jkfs.2016.29.4.250 Original Article 불안정성전자간부골절의활강압박고나사수술적고정술에있어베타 3 칼슘인산염이식의역할 김철호 김지완 * 임익주 장재석 울산대학교의과대학서울아산병원정형외과학교실, 인제대학교의과대학해운대백병원정형외과학교실 * 목적 : 본연구는불안정성대퇴전자간골절의수술적치료인금속활강압박고나사고정법에서대퇴대전자부와소전자부위간해면골결손부에베타 3칼슘인산염 (β-tricalcium phosphate, β-tcp) 과립을이식하는방법을소개하고그임상결과를비교하고자한다. 대상및방법 : 2002년 3월부터 2016년 1월까지불안정대퇴전자간골절로수술을시행받은환자를대상으로후향적연구를진행하였다. 60세이상, 저에너지성골절, AO 골절분류상 31-A2.2, A2.3인환자와 3개월이상추시가가능하였던환자를대상으로하였다. 통상적인술기로압박고나사를이용하여전자간골절을치료한군과 β-tcp 과립을이식하여치료를시행한환자군중성별과나이로짝지은각각 29예간의골유합률, 유합기간, 압박고나사의활강정도를비교하였다. 결과 : 모든예에서골유합진행의증거가관찰되었고, 소요된기간은 β-tcp 를이식한군에서는평균 7.0주, 이식하지않은군에서는 8.8주였다. 지연나사의활강은각각평균 3.6 mm, 5.5 mm로측정되었으며, 모든환자에서고정실패는발생하지않았다. 결론 : 불안정성전자간부골절의활강압박고나사수술적고정술에있어 β-tcp 이식은만족할만한임상결과를얻었다. 색인단어 : 대퇴골, 전자간골절, 압박고나사, 베타 3칼슘인산염 접수일 2016. 7. 18 수정일 2016. 8. 12 게재확정 2016. 9. 21 교신저자장재석 05505, 서울시송파구올림픽로 43 길 88, 울산대학교의과대학서울아산병원정형외과학교실 Tel 02-3010-3525, Fax 02-488-7877, E-mail jschang@amc.seoul.kr Copyright c 2016 The Korean Fracture Society. All rights reserved. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/ by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 257