126 pissn : 1226-2102, eissn : 2005-8918 Original Article J Korean Orthop Assoc 2014; 49: 126-132 http://dx.doi.org/10.4055/jkoa.2014.49.2.126 www.jkoa.org Bencox Hip Stem 을이용한인공고관절치환술의최소 5 년추시결과 이중명 전재범 * CHA 의과학대학교분당차병원정형외과학교실, * 국립중앙의료원정형외과 Result of a Minimum Five-Year Follow-Up of Hip Arthroplasty Using the Bencox Hip Stem Joong-Myung Lee, M.D., Ph.D., and Jae-Bum Jeon, M.D.* Department of Orthopaedic Surgery, CHA Bundang Medical Center, CHA University, Seongnam, *Department of Orthopedic Surgery, National Medical Center, Seoul, Korea Purpose: The purpose of this study is to report the results of artificial hip arthroplasty with minimum five-year follow-up using the Bencox (Corentec) hip stem, the first total hip prosthesis developed in Korea. Materials and Methods: We evaluated 27 hips in patients with femoral neck or intertrochanteric fracture (fracture group) and 58 hips in patients with arthritis or osteonecrosis of the femoral head (arthritis group) who underwent hip arthroplasty using a Bencox hip stem in combination with Bencox bipolar cup and Bencox acetabular cup between September 2006 and February 2008. Patients in the fracture group underwent bipolar hip arthroplasty, and those in the arthritis group underwent total hip arthroplasty. Results: During the follow-up period, there were no cases of revision of the femoral stem. Mean Harris hip score was 94 at the latest follow-up in (femoral neck or intertrochanteric) the fracture group, and improved from 57 preoperatively to 98 at the latest follow-up in the arthritis (or avascular necrosis) group. Radiographically, endosteal bone ongrowth was found in 23 of 27 cases in the fracture group (85.2%) and 56 of 58 cases in the arthritis group (96.6%). Stem loosening, infection, dislocation, and ceramic breakage were not noted. Conclusion: Clinical and radiographic evaluations of hip arthroplasty using the Bencox hip stem showed excellent outcomes with a minimum of five-year follow-up. Key words: Bencox hip stem, cementless hip replacement arthroplasty 서론 1960 년대초반부터 John Charnley 경에의해시멘트형인공고관 절치환술이처음도입된이후골시멘트를이용한고관절치환술 은인공삽입물의무균성해리가문제점으로대두되어 1) 1980 년대 초반부터골증식에의한대퇴스템의생역학적고정을추구하는 Received September 10, 2013 Revised November 25, 2013 Accepted December 19, 2013 Correspondence to: Joong-Myung Lee, M.D., Ph.D. Department of Orthopaedic Surgery, CHA Bundang Medical Center, CHA University, 59 Yatap-ro, Bundang-gu, Seongnam 463-712, Korea TEL: +82-31-780-5289 FAX: +82-31-708-3578 E-mail: drjmlee@naver.com 무시멘트형인공고관절이개발되어널리사용되고있다. 2) 이에더하여인공고관절의장기생존을위하여비구컵및대퇴스템의재질이나디자인, 표면처리방법등의개선이꾸준히이루어졌고, 최근에는관절면의마모를최소화하기위하여고도교차결합폴리에틸렌이나세라믹, 금속관절면이개발되어사용되고있으며 3) 최근에는금속관절면의문제점이부각되면서세라믹관절면이선호되고있다. 4) 최근의료수준의발전과평균수명의연장으로주로고령층에서발생하는대퇴전자부골절및경부골절은그발생빈도가증가추세에있으며비교적젊은나이에발생하는고관절질환들도평균수명의연장에따라삶의질에관심을가지면서진단및치료에대한관심이늘고있어이에대한치 The Journal of the Korean Orthopaedic Association Volume 49 Number 2 2014 Copyright 2014 by The Korean Orthopaedic Association This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
127 Bencox Hip Stem 을이용한고관절치환술의 5 년추시 료방법의하나로인공고관절치환술이전세계적으로받아들여지고있다. 5) 이에동양인에체형에맞게개발되고임상시험을통해안정성및유효성이입증된 Bencox (Corentec, Seoul, Korea) hip stem 을이용한인공고관절치환술의최소 5년추시결과를보고하고자한다. 대상및방법 1. 연구대상본연구는 Bencox hip stem 이처음시판된 2006 년 9월부터 2008 년 2월까지 Bencox hip stem 을이용한인공고관절치환술을시행받은 195 명을대상으로하였으며사용한대상및연령의차이가많아골절군과관절염군으로나누어분석하였다. 대퇴경부골절및전자부골절등골절군에서양극성인공고관절부분치환술을시행한경우가 92예, 퇴행성고관절염및대퇴골두무혈성괴사등관절염군에서인공고관절전치환술을시행한경우가 103 예였으며이중최소 5년이상추시가가능하였던대퇴경부골절또는전자간골절에서시행한 27예 ( 골절군 ) 와관절염또는대퇴골두무혈성괴사에서시행한 58예 ( 관절염군 ) 를대상으로임상적및방사선적결과를분석하였다. 수술시대퇴경부골절또는대퇴전자부골절군에서평균연령 75.0 세 (55-87 세 ), 평균추시기간은 5년 7개월 (5 년-6 년 4개월 ) 이었으며퇴행성고관절염또는대퇴골두무혈성괴사군에서평균연령은 55.6 세 (31-71 세 ), 평균추시기간은 5년 9개월 (5년 -6년 5개월 ) 이었다. 골절군에서는남자가 5명, 여자가 22 명, 관절염군에서는남자가 27명, 여자가 32명으로골절군에서여성비율이월등히높았다. 2. 연구방법본연구에사용된 Bencox hip stem 은국내최초로개발된인공고관절스템으로칼라가없는장방형단면의미세표면산화처리기술 (micro arc oxidation) 로표면처리된티타늄합금 (Ti6Al4V titanium alloy) 으로이루어져있고, 근위외측부에는 3개의수직 날개 (vertical rib) 가있는근위부고정방식의이중 tapered 쐐기형 (double tapered wedge), 직선형스템이다 (Fig. 1). 모든수술은동일술자에의해앙와위에서경둔부도달법 (transgluteal approach) 을사용하였다. 골절군에서는 Bencox bipolar cup 을함께사용하여양극성고관절치환술을시행하였으며, 관절염군에서는모든예에서 Bencox acetabular cup 및 32 mm ceramic on ceramic (BIOLOX forte ; CeramTec, Plochingen, Germany) 을함께사용하여고관절전치환술을시행하였다. 인공고관절수술시해부학적인재건을위해대퇴골두중심- 소전자간의거리 (head-lesser trochater distance) 를지표로사용하여보조적으로대전자부높이를확인하였다. 소전자부골절이있는경우는골절편을정복하여강선으로고정한후미리측정된대퇴골두중심- 소전자간의거리에골편의크기를더하여대퇴골의골절시작부위에서대퇴골두중심사이의거리를확인하여대퇴삽입물의삽입정도를결정하였다. 또한스템삽입하고골두시험삽입물을끼워임시정복을시행한후적절한하지긴장도의판단및양측하지길이의차이를비교하였다. 소전자부골절편이큰경우는소전자골편의근위와원위에드릴을이용하여구멍을내어강선을통과시켜스템삽입후강선고정할수있게준비하였다. 골절편이작은경우장요근의상방과하방에강선통과기 (wire passer) 를사용하여각각하나씩의강선을통과시킨후후방에서먼저꼬아두고다시강선을전방에서꼬아저자가고안한캔디포장모양 (candy-package) 의고리를형성하여 6) 이후후방으로당겨소전자부의골절편을골절부위에정복하기위한준비를하였다. 이후수술전계측한크기에맞춰확공기 (rasp) 의크기를한단계씩올리며대퇴골의골수강을확공하여서단단히고정되는스템의크기를결정하여고정한후소전자부에미리작업한강선을조절하고소전자부골절편을골절부위에정복하여적절한정복을얻었다. 대전자골편은주로관상면으로골절되기때문에대퇴스템의삽입후골편을정복시킨다음스템의대전자부외측에서드릴을이용하여구멍을냈고, 대전자골편을관통한후강선을단단하게조여골편의안정성을확보하였다. 근위부로전위를막기위해소전자부위의대퇴골간부로강선통과 Figure 1. Bencox (Corentec, Seoul, Korea) cementless femoral stem. (A) Femoral component has a tapered wedge shape. (B) Femoral component has three vertical ribs.
128 이중명 전재범 기를이용하여강선을이끌어낸후강선고정을시행하여정복을얻는방법도사용하였다. 대퇴스템은가능한압박고정으로견고한고정을얻을수있는크기의삽입물을선택하였고술전측정한대퇴골두와경부사이의거리를재건하였다. 양측을모두치환한경우우선적으로증상이심한쪽을먼저치환하였으며약 1주일후반대쪽을치환하였다. 증상에따라수개월후반대쪽을치환한경우도있었다. 수술직전과수술후 3-5 일간예방적항생제를투여하였고수술후 2-3 일째에배액관을제거하고난후목발을이용한부분체중부하보행을허용하였으며, 수술후 4-6 주후에전체중부하보행을허용하였다. 인공고관절수술후혈액검사, 혈액화학검사, 면역학검사를입원기간중주 2회시행하여수술후감염여부및간기능이나신기능이상여부를관찰하였다. 환자의임상적및방사선적검사는입원기간중, 수술후 6주, 3개월, 6개월, 12개월, 그이후매년정기적으로시행되었다. 임상적경과는 Harris 고관절점수 7) 를평가하였고수술후대퇴부통증호소여부에대하여평가하였다. 방사선적평가는각각의평가시점에검사한고관절부의전후면및측면방사선사진을토대로대퇴삽입물은전후면및측면방사선사진상 Gruen 등 8) 의분류법을인용하여각각 14개구역으로나누어골내성장, 골용해 (osteolysis), 9) 침강등을각구역별로확인하였다. 골내성장을나타내는소견으로삽입물과스템의경계부에서삽입물의표면으로성장해들어가는골가교의유무여부를육안으로관찰하였으며대퇴스템에대한피질골의반응으로골용해여부를같이관찰하였다. 대퇴스템의안정성을판단하는 소견으로수직침강을관찰하였고그정도는수술직후와최종추시시전후면방사선사진에서대전자부의근위첨부와대퇴스템의상외측견부상의수직거리를측정하여 5 mm 이상일때의미가있는것으로간주하였다. 대퇴스템의고정위치는방사선사진상대퇴골의장축과삽입물의장축이 5 o 이내일경우중립으로보았고, 스템이내측으로 5 o 이상기울어져있을때를내반, 외측으로 5 o 이상기울어져있을때를외반으로보았다. 이소성골형성이있는경우 Brooker 등 10) 의분류에의해그정도를평가하였다. 이외에도삽입물의파손유무및탈구나감염, 세라믹파손과같은합병증의발생유무도관찰하였다. 수술전, 후의 Harris 고관절점수의통계적비교는 SPSS ver. 12.0 프로그램 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을사용한 paired samples t-test 를이용하여시행하였으며, 95% 유의수준에서 p-value 가 0.05 이하인경우를통계적으로의미있는것으로하였다. 결과 1. 임상적결과수술후시행한혈액검사, 혈액화학검사, 면역학검사에서염증소견이나신기능, 간기능이상소견은관찰되지않았다. 대퇴스템의경우재치환술이시행된경우는없었으며 Harris hip score 는골절군에서는수술전에평가하지못하였으나최종추시상평균 94점으로높게측정되었으며관절염군에서는수술전 57점에서수술 5년후 98점으로통계적으로의미있게향상되었다 (p<0.05). Figure 2. (A) A 68-year-old female patient had a right femur neck fracture. (B) The postoperative radiograph shows good stem position and canal fit. (C, D) At postoperative five years, anteriorposterior and lateral radiograph shows a stable bony fixation of the femoral stem. Bone ongrowth was noted (arrows).
129 Bencox Hip Stem 을이용한고관절치환술의 5 년추시 수술후실족으로골절군에서 2예의 periprosthetic fracture (Vencouver type B1) 가발생하여두예모두스템은유지한채로금속판및케이블을이용한고정술을시행하였다. 11) 하지만두군모두에서수술후탈구및감염등의합병증은발생하지않았으며추시관찰중지속적인대퇴부통증을호소하는예는없었다. 2. 방사선적결과방사선적결과로대퇴스템주변의골내성장 (endosteal bone ongrowth) 은골절군의 27예중 23예 (85.2%) 에서, 관절염군의 58예중 56예 (96.6%) 에서주로스템의중간및원위부 (Gruen zone 2, 3, 5, 6, 10, 12, 13) 에넓은부위에걸쳐관찰되었으며주로전후면사진상대퇴스템원위부의내외측과측면사진상대퇴스템과대퇴골수강이접촉하는후방원위부에서잘관찰되었다 (Gruen zone 3, 5, 12) (Fig. 2). 제한적인대퇴부골용해소견이골절군에서 3예 (11.1%), 관절염군에서 3예 (5%) 관찰되었으며대전자또는소전자의내측에서약 1-2 cm 범위로아주국소적으로발견되었다 (Gruen zone 1, 7, 8, 14). 하지만대퇴스템의안정성에는영향을미치지않았다. 이소성골형성은골절군의 3예 (11.1%), 관절염군의 4예 (6.9%) 에서관찰되었으며대부분 Brooker 분류상 Grade I, II에해당하였다. 대퇴스템의수직침강 (subsidence) 은관찰되지않았으며 5 o 이내로내반삽입된경우를포함하여전체예에서스템은중립으로삽입되었으며최종추시시에도 5 o 이상의삽입물의내반또는외반변형은보이지않았다. 골절군에서대전자부강선고정을시행한경우강선파손 (wire breakage) 를보인예가 2 예, 불유합을보인경우가 6예있었으나특별한치료를시행하지는않았으며최종추시상특별한문제는관찰되지않았다. 전치환술을시행한경우의비구컵주변의심한골용해나컵의회전이동이나수직이동이나타난예는없었으며세라믹파손도관찰되지않았다. 고찰 대퇴스템의선택에서시멘트스템은초기고정력이좋아조기보행이가능하다는장점이있으나지방색전증, 시멘트색전증, 자율신경반사에의한혈관확장등순환기계통의합병증이문제가되며고령의환자에서심혈관계질환이있는경우사망위험도가높다. 12) 이에반해무시멘트스템의경우에는시멘트사용에의한부작용은줄일수있으나초기고정력확보의어려움, 생물학적고정의실패, 대퇴부통증, 골흡수등의문제점이제기되었다. 13) 본연구에서는국내연구진에의해개발되고국내기술로생산된최초의유일한인공고관절인 Bencox hip stem 을이용한무시멘트고관절치환술의중기추시에서골절군및관절염군모두에서높고향상된 Harris 고관절점수와함께대퇴부의재치환 술이없는좋은결과를나타내고있다. 특히무시멘트스템을이용한고관절치환술의추시에서일부보고되고있는스템의수직침강 14,15) 과같은문제가 5년추시까지관찰되지않은점은고무적이라할수있겠다. 이러한우수한결과를얻을수있었던것은 Bencox hip stem 의디자인및특성에기인하는것으로생각된다. Bencox hip stem 은다양한골수강의크기에적합하게사용될수있도록 15가지사이즈를가지고있는티타늄합금으로만들어진무시멘트스템이다. 스템디자인은이중 tapered 쐐기형에단면은사각형모양 (rectangular shape) 을가지는직선형스템으로원통형의대퇴골수강내에서 axial 및 rotational stability 를증가시켜한국인의체형에맞게대퇴골수강내에서강한초기압박고정을얻을수있게디자인되어관절염환자들뿐만아니라고령의골절군환자에게서도초기및후기의고정력확보에도움이되도록디자인되었다. 16) 또한, 스템의근위외측부에는 3개의수직날개 (vertical rib) 가있어서초기회전안전성을강화하고이러한구조는근위부안정성과표면접촉률을증가시켜, 원위부의피질골접촉없이응력차단현상을예방하며, 대퇴골을보존할수있다. 또원위대퇴골수강을채우지않도록디자인된얇은스템의원위부 (slim diaphyseal part) 는응력방패현상을감소시키면서도전면에서골내성장을보여주고있고본추시에서의골내성장은골절군의 85.2%, 관절염군의 96.6% 에서확인되어골절군에서도비교적높은골내성장률을보이고있으며이는스템의특성상근위부의견고한고정이가능함과더불어골절군에서의소전자및대전자골절편의해부학적정복이더욱스템의근위부고정에기여함으로써스템의수직침강을예방하였을것으로생각된다. 관절염군에서의골내성장률은 Schramm 등 17) 이무시멘트스템인 Cementless Spotorno 대퇴스템을사용한 10.3 년추시에서 95% 의골내성장을보고하는것과비교해도큰차이를보이지않았다 (Fig. 3). 대퇴전자부골절의수술적방법중에일반적으로사용되는압박고나사는골다공증을동반한불안정성대퇴전자부골절에서정확한정복이어려워근위골절편의감입, 금속물의관절내돌출, 부정유합등이증가하는문제점이보고되고있고 18) Haentjens 등 19) 은고령의전자부골절에서양극성인공고관절치환술이내고정술에비해조기보행이용이하여심혈관계합병증의유의한차이를보고하고있다. 골절군에서의이러한높은골내성장률은대퇴스템이대퇴골내에서좋은고정을유지하고있음을의미하는것으로관절염군에서뿐만아니라고령의골다공증성골절군환자에서일차적으로안전하게선택할수있는인공관절무시멘트스템으로생각되며앞으로더욱더장기적인추시관찰이필요할것으로보인다. 대퇴부의제한적인골용해소견이골절군에서 3예 (11.1%), 관절염군에서 3예 (5%) 관찰되었으나전형적인 linear 형태의골용해는아니었다. 주로스템의근위부에서국소적으로발생하였으며
130 이중명 전재범 Figure 3. (A) Preoperative anteriorposterior radiograph of a 55-year-old male with osteoarthritis of both hip joints. (B) Postoperative radiograph shows good stem position and canal fit hip left. (C) Two months later, postoperative radiograph shows an ideal stem position and canal fit hip right. (D) At postoperative six years, anteriorposterior radiograph shows good bony fixation of the femoral stem. Bone ongrowth was noted (arrows). 그크기는 1-2 cm 정도로스템의견부에서주로관찰되었다. 주로스템의초기정착시발생하였을것으로생각되며더이상의진행을보이거나스템의안정성에도영향을미치지는않았다. 본논문에서는전체예에서스템의삽입시 5 o 이상의내반및외반변형없이중립위치에삽입하였으나소위 2세대근위부고정방식의무시멘트대퇴스템에대한보고로 Khalily 와 Lester 20) 는 tapered 티타늄무시멘트형대퇴스템을사용한 555 예중 23예 (4%) 의내반고정된경우에서해리나금속실패등의소견이없는우수한결과를얻었다고하였으며스템디자인을고려하였을때대퇴주대의내반삽입이경과에큰영향을미치지는않을것으로생각된다. 수술후대퇴부통증을직접적으로호소하는경우는없었으며이는스템의특성상단단한근위부고정및골절군에서의소전자및대전자골절편의해부학적정복, 대퇴스템삽입후골두시험삽입물을끼운후임시정복을시행하여하지의적절한긴장도를확인하여양측하지의길이를맞추어동통및파행을감소할수있었던것으로생각한다. Bencox hip stem 은초기디자인에비하여상용화되면서디자인개선이이루어져있다. 첫째는대퇴스템의표면처리방법의개선으로뼈와의결합이우수한 micro arc oxidation (MAO) 기법을최초로인공고관절에적용하여생체친화력을증진시키고자하였다. MAO 기법을적용하여대퇴스템표면에만들어진티타늄산화층은 15 μm 의직경을가진수많은다공성구조를가지고있어주위뼈와의접촉면적을증가시키고골모세포의부착을용이하게하며, 표면에칼슘과인을함유하고있어 bone ongrowth 에우수한환경을제공하는것으로알려져있다. 둘째는운동범 위를증가시키기위하여대퇴스템의경부부분의직경을줄여삽입부품간의충돌 (prosthetic impingement) 을최소화할수있도록하였다. 2) 이와같은디자인개선으로좌식생활을하는한국인에게더욱적합한인공고관절이될것으로기대되며인공고관절치환술의적응증이점차젊고활동력있는환자에게까지확대됨에따라인공삽입물의장기적인생존율을높이려는세계적인추세에도부합할것으로보인다. 결론 한국인의생활습관을고려하여개발된 Bencox hip stem 을이용한무시멘트고관절치환술의 5년이상추시에서골절군환자와관절염군환자모두매우우수한임상적및방사선적결과를얻을수있었다. 향후이결과가장기적으로지속되는지에대한추가연구가필요할것으로생각한다. REFERENCES 1. DeLee JG, Charnley J. Radiological demarcation of cemented sockets in total hip replacement. Clin Orthop Relat Res. 1976;121:20-32. 2. Malik A, Maheshwari A, Dorr LD. Impingement with total hip replacement. J Bone Joint Surg Am. 2007;89:1832-42. 3. Archibeck MJ, Jacobs JJ, Black J. Alternate bearing surfaces in total joint arthroplasty: biologic considerations. Clin Orthop Relat Res. 2000;379:12-21.
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132 pissn : 1226-2102, eissn : 2005-8918 Original Article J Korean Orthop Assoc 2014; 49: 126-132 http://dx.doi.org/10.4055/jkoa.2014.49.2.126 www.jkoa.org 이중명 전재범 Bencox Hip Stem 을이용한인공고관절치환술의최소 5 년추시결과 이중명 전재범 * CHA 의과학대학교분당차병원정형외과학교실, * 국립중앙의료원정형외과 목적 : 국내최초로개발된인공고관절인 Bencox (Corentec) 대퇴주대를이용한인공고관절치환술의최소 5년추시결과를보고하고자한다. 대상및방법 : 2006 년 9월부터 2008 년 2월까지 Bencox 대퇴주대를이용한인공고관절치환술을받은 195 명중최소 5년이상추시가가능하였던대퇴경부또는전자간골절에서시행한 27예 ( 골절군 ) 와관절염또는대퇴골두무혈성괴사에서시행한 58예 ( 관절염군 ) 를대상으로임상적및방사선적결과를분석하였다. 골절군에서는 Bencox 양극성컵을함께사용하여양극성고관절치환술을, 관절염군에서는 Bencox 비구컵과함께사용하여인공고관절전치환술을시행하였다. 결과 : 최종추시상재치환술을시행한예는없었다. Harris 고관절점수는골절군에서는수술전평가하지못하였으나최종추시시평균 94점으로평가되었고관절염군에서는수술전 57점에서최종추시시 98점으로향상되었다. 골내성장은골절군에서 23예 (85.2%), 관절염군에서는 56예 (96.6%) 에서관찰되었다. 인공삽입물의해리소견은없었으며감염이나탈구, 세라믹파손과같은합병증은관찰되지않았다. 결론 : Bencox 대퇴주대를이용한인공고관절전치환술의 5년이상추시에서우수한임상적및방사선적결과를얻을수있었다. 색인단어 : Bencox hip stem, 무시멘트인공고관절치환술 접수일 2013 년 9 월 10 일수정일 2013 년 11 월 25 일게재확정일 2013 년 12 월 19 일책임저자이중명성남시분당구야탑로 59, CHA 의과학대학교분당차병원정형외과학교실 TEL 031-780-5289, FAX 031-708-3578, E-mail drjmlee@naver.com 대한정형외과학회지 : 제 49 권제 2 호 2014 Copyright 2014 by The Korean Orthopaedic Association This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.