◆ 인공 관절 클리닉

인공관절 치환술이란?

조선대병원 정형외과 이상홍교수

술, 담배를 즐기는 남자들이 엉덩이 관절이 아플때는 "무혈성 괴사증"을 의심할 수 있으며 그 치료 방법으로 인공 고관절 치환술을 시행한다는데...

관절 성형술이란 관절이 파괴되어 움직이지 힘드나 주변 근육이 비교적 좋은 경우 동통없이 움직일 수 있는 관절을 재건하기 위해 시행하는 수술이다.

인체의 파괴된 관절을 인공 관절로 바꾸어주는 수술은 오랫동안 시도되어 왔으며 현재 고관절(엉덩이), 슬관절(무릎), 견관절(어깨) 및 수지관절의 경우 그 결과가 비교적 만족스러우나 주관절(팔꿈치)은 인공 관절의 만족도가 떨어지며 수근관절(손목)과 족근관절(발목)에서는 아직 유용한 관절을 제작하지 못하고 있는 실정이다.

현재 가장 많이 시술중인 인공 고관절 치환술은 골반과 허벅지가 연결되는 컵모양의 비구부와 작은 공 모양의 대퇴골두가 만나는 엉덩이 관절(고관절)에 대퇴 경부 골절, 대퇴 골두의 괴사 함몰, 관절 연골의 퇴행성 변화가 심할 경우 관절 치환술을 시행하게 되겠는데 노인에서 대퇴 경부 골절이 발생된 경우 비구쪽 관절 연골 손상이 없어서 골두만 치환하는 인공 고관절 반치환술(골두 치환술), 무혈성 괴사증이나 골성 관절염 환자에서와 같이 비구측에 심한 병변이 있는 경우 전치환 성형술을 필요로 한다. 썩거나 파괴된 관절, 골절된 대퇴 골두를 제거하고 대퇴부에 인공 삽입물을 삽입하고 비구부도 새로운 금속컵을 넣으며 이들 사이에 특수재질의 플라스틱 컵을 넣는 수술법이다.

▲ 우측 대퇴골두 골절 X-선 사진	▲ 인공관절 치환술 후 X-선 사진

인공 고관절 치환술의 적응증을 보면 관절을 이루는 뼈의 끝부분은 부드럽고 잘 미끄러지는 초자연골로 되어 있는데 이는 외력이나 심한 압박에도 쿠션 같은 역할을 하며 뼈가 잘 움직이게 하고 활액막으로 뒤덮인 부드러운 관절낭으로 덮여 있어서 미끈 미끈한 관절액을 만들어줘 관절이 마찰되거나 닳아지는 것을 방지하는데 류마티스 관절염, 강직성 척추염, 퇴행성 관절염, 특히 선천성 고관절 탈구, 화농성 혹은 결핵성 고관절염, 레그 퍼터스병, 외상성 변형, 주위 골절, 탈구 후유증에 의한 속발성 퇴행성 고관절염, 고관절 주위 종양, 무혈성 괴사증등으로 관절 연골이 마모되거나 파괴되어서 강직이 발생하는 거의 모든 고관절 질환에서 적응증이 된다. 특히 어렸을 때 결핵성이나 화농성 관절염 후유증으로 고관절 주위 대퇴 근위부 기형이나 뻗정다리로 강직된 경우, 한쪽다리가 심히 짧은 사람도 수술로 치료가 가능하다.

인공 관절의 잇점은 통증을 없애고 운동이 좋아지는 효과가 있으며 수술후 얼마간은 수술부위가 따끔거리거나 멍멍하다는 불쾌감이 있는데 이는 수술 그자체 혹은 주위의 근육이 약해져 있던 것이 원인이며 며칠 혹은 몇 달 지속되다가 점차운동을 함으로써 좋아진다.

인공 관절 치환술의 역사를 보면 고관절 기능이 완전히 소멸되어 정상적인 활동이 불가능한 경우 병소를 절골하여 제거한 다음 운동을 시키는 절골 관절 성형술, 파괴된 고관절내 어떤 물질을 삽입하여 고관절 운동과 기능을 개선하려는 개재 관절 성형술등 1820년대부터 여러방법이 시도 되었으나 실패하면서 여러 정형외과 의사들에 의해 수많은 시행 착오와 변천을 거듭하게 되었다.
1938년 영국의 와일이 스테레스강으로 만든 비구부와 대퇴부를 나사와 볼트로 각각 고정하는 수술법을 소개하였으나 결과는 좋지 못하였으며 인공 고관절 이론의 원조가 되었다.
1950년대에 급속도로 발전하기 시작하였는데 이때 개발된 인공고관절은 골시멘트를 사용하지 않고 인공관절을 골에 고정하는 시스템이었는데 삽입된 인공관절이 골내 고정이 안되어 대부분 실패하게 되었다.
1960년대에 영국 정형외과 의사인 죤 찰리경이 골시멘트를 이용하여 견고한 고정을 하면서 시술 결과가 급속도로 개선되었는데 수술후 10년이상 사용하던 환자에서 인공 삽입물이 움직이게 되면서 골시멘트 주위에 심한 골흡수가 나타나게 되어 시멘트병이라고 부르게 되었다. 그리하여 인공 고관절을 전문으로 하는 정형외과 의사들 사이에 골시멘트를 사용하지 않는 인공 고관절 치환술에 관심을 갖게되어 1970년대 후반부터 인공 삽입물 설계와 디자인을 비롯하여 표면 처리와 수술 수기에 급속한 발전을 이뤘는데 인공 삽입물 표면에 작은 구멍을 만들거나 표면을 거칠게 처리하여 신생골이 이 표면속으로 들어가는 생물학적 고정을 얻도록 노력하였다. 대퇴부에 삽입하는 스템의 모양도 직선형과 골간단부 모양에 맞추는 해부학적인 모양, 비구부의 컵은 반구형, 각추대형, 혼합형등이 고안되었다.

인공관절의 재료면에서 보면 스테인레스, 코발트 크롬 합금인 바이탈리움을 비롯 티타니움 합금, 세라믹 질코니움등 신 소재가 개발되어 관절면 재료로 이용되게 되었다. 그런데 골시멘트를 사용하지 않는 수술에서도 10년이상 장기 추시 결과 비구컵으로 사용하는 플라스틱 재질인 폴리에틸렌 컵의 마모, 골용해증(주위 대퇴골이나 비구부의 뼈를 녹이는 현상), 응력 차단에 의해 생기는 골 흡수등이 문제되어 무시멘트병로 부르게 되었습니다. 이는 초기의 인공 관절 삽입물의 부정확한 고정이나 장기간 사용시 인공 관절면의 마찰로 인하여 컵이나 금속물의 부스러기가 원인으로 작용해 골용해증을 유발한다고 하여 시멘트병이나 무시멘트병이 아닌 마모 부스러기에 의한 질병으로 알려지게 되었습니다. 그리하여 근자에는 비구부에 시멘트 사용하지 않는 반구형 비구컵, 대퇴 스템은 골 시멘트로 고정하여 인공 관절의 고정력과 생존력을 증가시켜주는 혼합형이 좋다고 주장하는 고관절 전문의가 많이 있다. 현재까지는 젊은이는 무시멘트 인공 관절을 선호하며 노인에게는 골성장이 잘 안되므로 시멘트를 이용하여 고정을 시킨다. 현재 인공 고관절 수술이 발전을 거듭하고 있고 금속대 금속, 세라믹대 세라믹 등 신소재가 개발되어 장차 1회 수술로 영구적인 관절을 사용할 수 있는 시대가 올 수 있을 것이다. 그러나, 신소재인 세라믹은 재질이 우수하여 닳아짐이 플라스틱 보다 100배 정도 없다고 하나 도자기 성분이므로 잘 깨질수 있는 단점등이 있다.

인공 관절의 수명은 대부분 고령환자는 영구히 사용하며 젊은 사람은 평균 10-15년 정도로 보고되며 합병증은 출혈, 감염이나 혈전 색전증 관절 금속의 이완(금속이 뼈에 붙지 않고 뼈속에서 관절이 움직이는 현상), 탈구, 수술중이나 수술후 외상으로 인한 대퇴골 골절, 관절 금속과 비구컵 사이 닳아짐, 신경마비등의 몇가지 합병증이 올수 있다. 또 수술전 대부분 환자가 고혈압, 간장, 심장질환, 당뇨병등을 가지고 있는데 내과 및 마취과 의사와 충분한 협의 및 치료후 경험이 풍부한 고관절 전문의에게 시술 받으면 많은 합병증을 예방할 수 있으며 수술후에는 정상인과 같이 수영, 골프, 관절에 무리가 없는 운동은 가능하다. 대부분 광주. 전남지역의 환자는 농업이 주업이므로 아주 힘든 노동일을 하면서 자건거 타기, 경운기등을 조작하고 양반자세등도 자연스럽게 행하는데 이는 합병증을 발생시킬수 있으므로 장차 조사 및 연구대상이다. 예를 들어 외국인 경우에 에베레스트 등정이나 프로야구 선수 생활도 할 수 있었는데 몇년 안되어 재수술을 하고 선수생활도 포기하였다.

인공 관절 수술 환자의 수술 전후 처치 및 재활교육을 보면 수술후 회복기간은 환자의 건강상태나 수술 받은 부위 시멘트 사용 여부에 따라 다르지만 수술직후 관절을 움직일수 있으며 저희 병원에서는 수술 전후 약 2주간 입원하는데 수술 1일전 입원하고 10일 전후 목발이나 지팡이를 이용한 보행등 재활을 시작하고 퇴원하게 되며 수술후 3-6개월이면 정상생활에 대부분 복귀하고 1년마다 정기 진찰을 실시한다.

참고적으로 환자나 가족들에게 바라거나 하고 싶은 얘기는 간단한 정형외과적 치료 및 수술은 가까운 주위 병원에서 치료받는게 좋지만 인공 관절 수술등 대수술은 고도의 기량과 풍부한 경험을 갖춘 고관절 전문의에게 시술 받는게 무엇보다 중요하며 수술 받은 환자는 아무 문제가 없더라도 반드시 1년에 1-2회 정도 외래로 정기진찰을 받아야 한다. 이는 인공 관절이 마모되면서 발생하는 미세한 플라스틱 입자가 주위의 골조직에 흡수되면서 뼈를 녹이는 골용해증등을 예방하기 위해서이다. 그리고 이 수술은 의료보험이 적용되며 수술 비용은 병원마다 약간의 차이는 있으나 대략 250-350만원 정도이다. 또 환자가 지켜야 될 주의사항은 가장 중요한게 수술후 10Kg 이상 무거운 물건을 드는 것을 피하고 침대 및 의자생활, 양변기 사용등으로 쪼그리고 앉는다거나 양반자세로 인한 고관절부에 무리한 힘이 작용하는 것을 피하는 생활태도가 바람직하다.

인공 고관절 전치환술 대상 환자중 가장 많은 원인 질환은 대퇴골두 무혈성 괴사증인데 무혈성 괴사증이란 대퇴골두의 순환 장애로 인해 대퇴골두가 괴사에 빠지는 질병으로 즉 뼈가 썩어 들어가는 병이다. 1960년대 이후 발생빈도가 증가하고 30대에서 50대의 남자에 호발하며, 약 60%에서 양측성으로 발생하는 고관절 질환이다.
원인은 과거에는 특별한 원인을 찾을 수 없는 특발성이 대부분이라고 생각했으나 근자에 밝혀진 바로는 고관절 부위의 외상, 스테로이드 제제의 남용(부신피질 호르몬 투여), 만성 신질환, 잠수병, 결합 조직병, 음주(술)등이 있는데 이중에서 특히 술과 밀접한 관계가 있는 것으로 여겨지고 있다.
발생기전은 명확하지 않지만 첫째, 어떤 원인에 의해 골두로 분지한 혈관이 막혀서 생긴다는 경색설, 둘째, 어떤 원인으로 병적 상태에 빠진 뼈 골조직에 계속적인 스트레스로 인해 발생한다는 "세포 스트레스 축적설", 셋째, 골두를 쌓고 있는 피질골내 압력이 높아지게 하여 혈관이 압박되 혈류가 감소한다는 점진적 허혈설로 잠수병에서는 질소방울이, 부신피질 호르몬 투여시에 비후된 지방 세포가 골내의 압력이 높인다는 설이다. 마지막으로 스테로이드 남용이나 과다한 음주로 혈중 지방 농도가 높아져 미세한 지방덩어리가 대퇴골두로 흘러들어가 혈액 순환을 막는다는 지방색전설등이 있다.

임상증상은 한참 활동력이 있는 남자가 갑자기 엉덩이 관절 주위 동통이나 대퇴부 혹은 슬관절부(무릎)의 동통을 호소하거나 파행(절뚝거림)을 보일 수가 있다. 쪼그리고 앉기가 어렵다거나 양반자세가 힘들다고 호소할 수 있으며, 심한 경우 골두가 함몰되어서 하지 단축증 소견을 보인다. 좌골 신경통이나 무릎관절의 통증을 호소해 관절염으로 오인하는 수가 있어 진단이 늦어질수 있다. 근자에 내원한 환자중 무혈성 괴사증 환자인데도 좌골 신경통 진단하에 한방병원 및 타과에 치료를 계속하다 병이 진행된 뒤에 내원하여 수술을 받았고, 또 1례는 집안에서 실족으로 대퇴골 경부 골절이 발생하여 응급수술이 요하는데 약 1달이상 염좌(삐임) 정도로 생각하고 누워지내다 관절 치환술을 시행한 경우도 있다.

진단은 대부분 환자의 증상과 이학적 검사, 방사선 촬영으로 진단을 내릴 수 있으나 초기에는 방사선 촬영으로 잘 나타나지 않아 동위원소를 이용한 골주사 검사(핵의학 검사)나 자기공명영상(MRI)등의 검사를 시행한다. 자기공명영상을 시행하면 방사선 촬영이나 골주사 검사상 정상으로 보이던 초기의 무혈성 괴사증 환자에서도 진단은 물론 어느 정도 골 파괴가 진행되어 있는지 이환 범위나 변형의 정도를 정확히 파악 치료방법의 선택에 도움을 준다.

치료는 대부분 수술적 치료방법이외에는 적절한 치료방법이 없는 실정인데 수술적 치료에는 크게 2가지 방법이 있다. 첫번째는 원래의 관절을 유지하는 방법으로 비교적 젊은 연령층의 환자에서 골두의 함몰이 없는 질병 초기에 골수강내 압력을 낮추고 괴사부위로 혈관이 쉽게 자라 들어갈 수 있는 통로를 만들어 주기 위한 방법으로 중심부 감압술 혹은 다발성 천공술을 시행할 수 있다. 이는 괴사의 진행을 막아보는 방법이다. 또, 골두의 함몰이 있을 때 대퇴골 근위부에서 절골술을 시행하여 함몰되지 않는 부위가 체중부하를 하도록 회전 절골술을 하는 방법이 있으나 결과는 만족스럽지 못하고 오랜 회복기간이 필요하게 되겠다. 두 번째는 인공 고관절 전치환 성형술로 괴사가 진행되어 골두 변형이 심할 때 대퇴골두와 골두를 쌓고 있는 비구부 모두 인공관절로 갈아 끼우는 수술이 되겠다.

마지막으로 대퇴골두 무혈성 괴사 환자나 가족들에게 권하고 싶은 얘기는 근자에 경제난으로 속상해 과다한 음주나 노인에서 사소한 외상 후유증 등으로 인해 갑자기 엉덩이 관절이 아프고 거동이 불편하면 정형외과 특히 고관절 전문의에게 내원하여 정확한 진단과 조기 치료를 하면 무혈성 괴사를 예방할 수 있으나 치료가 지연될시 인공관절 치환술등의 큰 수술을 받아야 한다는 것을 염두에 두어야 하겠다.