게시판 > 동문칼럼[슬관절]퇴행성 관절염의 관절경 치료
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관절 연골 수술의 최근 경향
1.서론
관절 연골은 정상적인 관절 기능에 매우 중요한 역할을 한다. 이런 관절 연골은 외상이나 퇴행성 변화에 손상 받기 쉽다. 슬관절 같은 체중 부하 관절의 관절 연골의 손상은 골 관절염을 초래 시키기 쉬운바, 관절 연골 손상의 치료는 매우 중요하다고 할 수 있다. 하지만 관절 연골은 재생 능력이 한정되어서 그 치료에는 난점이 있다. 이러한 난점을 극복하기 위해서 오랫동안 다양한 연구가 진행되었으나 아직까지 확실한 치료법은 정해지지 않았다.
정상 관절 연골을 내시경으로 보면 균질하고 매끈매끈하며 흰 표면을 가지고 있다. 비록 관절 연골은 원시적 형태의 조직처럼 보이지만 실제로는 복잡한 형태를 이루고 있어 연골하 골의 응력을 감소시키고, 활막 관절의 마찰을 낮추는 역할을 한다. 관절 연골은 교원질 섬유와 황산 콘드로이틴으로 이루어진 세포 간질과 이 세포 간질을 만드는 연골 세포로 구성 되어 있다. 조직학적으로 관절 연골은 관절면에 연하여 있는 표재층, 그 밑의 중간층, 심층 및 석회층으로 나눌 수 있다. 각 층은 교원질과 콘드로이틴의 비율이 상이하여 다른 형태, 물리적 특성을 갖게 된다. 완전히 성숙한 관절 연골에서는 연골 세포의 증식이 거의 이루어지지 않으며 연골 세포는 연령이 증가하면서 그 숫자가 줄어들게 된다. 이런 조직학적 구조의 복잡성 및 연골 세포 감소는 관절 연골 복구를 힘들게 하는 요인이다.
관절 연골 내부에는 혈관 구조나 신경 지배가 없기 때문에 연골하 골까지 노출되지 않은 손상은 염증반응을 일으킬 수 없으며 자가복구 능력은 매우 낮다. 연골의 전층이 손상된 경우는 연골하 골의 출혈을 통해서 혈종 형성을 하게 되며 간세포의 이동 및 증식과 혈관 구조의 형성이 이루어진다. 이런 경우 대부분은 섬유 연골로 대체되게 되는데 시간이 지남에 따라 균열이 생기는 등의 퇴행성 변화를 보일 가능성이 있다. 따라서 섬유 연골대신에 초자 연골로 관절 연골을 재생하는 것이 최근 대두되는 치료법의 핵심이라고 할 수 있다.
2.관절 연골 손상의 자연경과
외상성 혹은 퇴행성 국소 관절 연골 손상의 퇴행성 변화에 영향을 미치는 인자로는 연골 손상의 크기, 위치, 골 관절염의 가족력, 관절의 부정 정렬, 비만 등을 들 수 있다. 연골 손상의 위치가 체중 부하에 관계가 되는 위치이면 질병의 진행이 빠를 것이나 병변의 크기가 작은 경우는 그 진행이 훨씬 느려질 수 있다. 이외에도 병변이 있는 관절면 넓이에 대한 병변의 비율, 과다한 체중 등이 질병의 진행 및 진행속도를 결정지을 수 있어 관절 연골 손상의 자연경과를 이해하기 위해서는 여러 가지 인자를 함께 고려하는 것이 중요하다.
3.수술 방법
관절 연골 손상으로 인한 관절통은 다음의 요인에 의할 것으로 추측 된다. 첫번째로, 연골 손상이 연골하 골을 노출시키고 그에 따른 동맥 주위 신경 다발의 통각 수용기가 자극되어 동통을 느낄 수 있다. 점차 골의 경화가 진행됨에 따라 정맥혈의 울혈이 생기고 이것이 더욱 통증을 증가시키게 된다. 두번째로, 연골 파괴에 따라 효소 대사물이 관절 내로 유리되는데 효소 대사물이 관절강의 팽창을 초래하고 활액막에 염증을 일으켜 생기는 동통이 있다
관절 연골 손상의 수술적 치료 방법으로는 단지 증상 호전을 목적으로 하는 관절경을 통한 관류(arthroscopic lavage) 및 변연절제술(arthroscopic debridement)이 있다. 연골 결손의 재생을 목적으로 하는 것은 골수 자극술(marrow stimulation technique), 자가 연골 이식술 (Osteochondroal autograft), 자가 연골 세포 이식술(autologous chondrocyte transplantation)등의 방법이 있다.
(가)관절경을 통한 관류
가장 기본적이며 전통적인 방법으로 관절내의 염증 매개 인자와 마모된 연골 부스러기를 제거함으로써 효과를 볼 수 있다고 생각되어지는 방법이다. Jackson등의 연구에 의하면 45%의 환자에서 3.5년 후에도 증상에 향상이 있었다.
(나)관절경적 변연 절제술
정상 하지 정열, 단기간의 물리적인 증상이 있고 방사선적으로 퇴행성 변화가 없을 때 변연 절제술의 효과가 있을 수 있다.
(다) 골수 자극술
골수 자극술은 관절의 생물학적 또는 기계적 환경 내에서 골 조직 및 연골 조직으로 분화할 수 있는 골수강 내 간세포를 이용하는 방법이다. 골수 자극술에 포함되는 여러 방법들은 공통적으로 연골하 골의 혈관 형성부위까지 기계적인 손상을 주어 출혈을 일으킨다. 지혈 과정을 거치며 연골 손상부위에 간세포까지 포함된 섬유소 응괴를 형성하게 되며 응괴가 분화되고 재형성되어 섬유 연골을 만들게 된다. 하지만 섬유 연골은 퇴행성 변화를 받기 쉬워 하지의 부정 정열이나 관절의 불안정성이 있는 경우는 가능하면 이 술식을 피하거나 위와 같은 요인에 대해 교정이 필요하게 된다.
1) 소파 관절 성형술(abrasion arthroplasty)
소파 관절 성형술의 방법은 다음과 같다. 연골 결손 주위를 변연 절제하여 정상 연골 조직의 교원질을 노출시켜 섬유 응괴가 쉽게 결합될 수 있게 한다. 그리고 연골하 골의 표면을 변연 절제기(debrider)를 이용해 1-2mm가량 얇게 제거한 후 지혈대를 풀어 출혈을 확인하게 된다. 술후에는 8주간 체중 부하를 금하게 된다. 혈 응괴는 염증 과정을 거치며 섬유 응괴로 바뀌어 골 표면에 위치하게 된다.
2) 다발성 천공술(multiple drilling)
다발성 천공술도 소파 관절 성형술과 비슷한 원리로 치유하게 되며 관절 연골 결손부위를 천공기(drill)를 이용하여 연골하 골의 혈관화 부위까지 구멍을 내는 방법이다.
3) 미세 천공술(microfracture)
미세 천공술은 다발성 천공술과는 달리 천공기(drill)를 사용하지 않고 송곳(awl)으로 3-4mm간격으로 구멍을 내거나 미세 골절을 만드는 방법이며 술자에 따라서는 송곳으로 구멍을 낼 때 천공기와는 달리 열이 나지 않는 다는 점 때문에 미세 천공술을 선호하기도 한다.
다발성 천공술이나 미세 천공술후 8주동안은 부분적인 체중 부하가 필요하며 지속 수동적 운동(continuous passive motion, CPM)을 하루에 6-8시간정도 시행하는 것이 좋다.
(라) 자가 조직 유래 세포를 이용한 치료 (autogenous tissue derived cell therapy)
자가 연골막이나 자가 골막을 연골 결손부위에 이식함으로써 이식부위에 세포증식을 통한 연골재생을 이루는 방법이다. 동물실험에서는 초자 연골의 재생이 가능하다는 결론이 나왔으며 술후 관절내의 기계적 환경이 재생되는 연골의 질에 영향을 미친다는 결과가 나왔다. 가토를 이용한 실험에서는 지속성 수동적 운동(CPM)이 연골 재생에 도움이 되었다.
1) 자가 연골 세포 이식술(autologous chondrocyte transplantation, ACT)
골수 자극술을 통해 섬유 연골양 재생조직은 정상적인 초자 연골과는 다른 생역학적 특성을 가지게 되며 이 때문에 병변이 큰 경우는 장기간의 추시에서 좋은 결과를 얻기 힘들다. 이 때문에 초자 연골 재생조직을 만드는 여러 방법들이 연구되었으며 그중 자가 연골 세포 이식술은 최근 들어서 가장 각광 받는 술식이다.(그림)
방법은 일단 관절경검사를 시행하여 병변을 관찰하고 대퇴골 내과의 윗부분중 부하를 덜 받는 부위에서 300-500 mg 가량의 연골 조직을 채취한다. 채취된 연골 조직은 술후 6시간 이내에 효소처리를 하여 연골 세포만 선별적으로 분리하고 여러 과정을 통해 실험실에서 배양하게 된다. 14-21일간의 배양기간이 지나면 수술을 시행하게 되는데 수술은 관혈적 방법으로 시행되며 이식부는 균열이 없는 정상 연골 조직으로 둘러 싸일 수 있도록 변연절제술을 시행한다. 근위 경골부위에서 이식부에 맞게 골막을 채취한 후 캠비움층이 연골하 골을 향하게 이식부위에 놓고 주위의 정상연골과 흡수성 봉합사를 이용하여 봉합하게 된다. 섬유소 아교를 이용하여 골막과 연골사이의 미세한 틈을 없앤 후 배양된 연골 세포를 골막 밑으로 주입한 후 상처를 봉합한다.
술후 48시간이 지난 후 지속성 수동적 운동(continuous passive motion)을 시행하게 되며 술후 8주때부터 목발을 이용해 점차적인 체중 부하를 하게 되며 12주까지는 완전히 체중 부하를 할 수 있게 진행시키면 된다. 재활기간동안 관절 운동 범위의 감소나 근력약화가 일어나지 않게 주의하는 것이 필요하다.
(마) 동종 골 연골 이식(osteochondral allograft)
동종 골 연골 이식은 연골 손상 및 연골하 골에 병변이 있을 때 고려할 수 있는 방법이다. 신선 동종 골 연골은 연골 세포의 생존 확률이 높지만 바이러스성 감염 등의 위험이 있다.
좋은 결과를 얻기 위해서 관절의 부정 정렬을 교정해 주어야 하며 이식편과 이식 부위의 견고한 교정이 필요하다.
1.서론
관절 연골은 정상적인 관절 기능에 매우 중요한 역할을 한다. 이런 관절 연골은 외상이나 퇴행성 변화에 손상 받기 쉽다. 슬관절 같은 체중 부하 관절의 관절 연골의 손상은 골 관절염을 초래 시키기 쉬운바, 관절 연골 손상의 치료는 매우 중요하다고 할 수 있다. 하지만 관절 연골은 재생 능력이 한정되어서 그 치료에는 난점이 있다. 이러한 난점을 극복하기 위해서 오랫동안 다양한 연구가 진행되었으나 아직까지 확실한 치료법은 정해지지 않았다.
정상 관절 연골을 내시경으로 보면 균질하고 매끈매끈하며 흰 표면을 가지고 있다. 비록 관절 연골은 원시적 형태의 조직처럼 보이지만 실제로는 복잡한 형태를 이루고 있어 연골하 골의 응력을 감소시키고, 활막 관절의 마찰을 낮추는 역할을 한다. 관절 연골은 교원질 섬유와 황산 콘드로이틴으로 이루어진 세포 간질과 이 세포 간질을 만드는 연골 세포로 구성 되어 있다. 조직학적으로 관절 연골은 관절면에 연하여 있는 표재층, 그 밑의 중간층, 심층 및 석회층으로 나눌 수 있다. 각 층은 교원질과 콘드로이틴의 비율이 상이하여 다른 형태, 물리적 특성을 갖게 된다. 완전히 성숙한 관절 연골에서는 연골 세포의 증식이 거의 이루어지지 않으며 연골 세포는 연령이 증가하면서 그 숫자가 줄어들게 된다. 이런 조직학적 구조의 복잡성 및 연골 세포 감소는 관절 연골 복구를 힘들게 하는 요인이다.
관절 연골 내부에는 혈관 구조나 신경 지배가 없기 때문에 연골하 골까지 노출되지 않은 손상은 염증반응을 일으킬 수 없으며 자가복구 능력은 매우 낮다. 연골의 전층이 손상된 경우는 연골하 골의 출혈을 통해서 혈종 형성을 하게 되며 간세포의 이동 및 증식과 혈관 구조의 형성이 이루어진다. 이런 경우 대부분은 섬유 연골로 대체되게 되는데 시간이 지남에 따라 균열이 생기는 등의 퇴행성 변화를 보일 가능성이 있다. 따라서 섬유 연골대신에 초자 연골로 관절 연골을 재생하는 것이 최근 대두되는 치료법의 핵심이라고 할 수 있다.
2.관절 연골 손상의 자연경과
외상성 혹은 퇴행성 국소 관절 연골 손상의 퇴행성 변화에 영향을 미치는 인자로는 연골 손상의 크기, 위치, 골 관절염의 가족력, 관절의 부정 정렬, 비만 등을 들 수 있다. 연골 손상의 위치가 체중 부하에 관계가 되는 위치이면 질병의 진행이 빠를 것이나 병변의 크기가 작은 경우는 그 진행이 훨씬 느려질 수 있다. 이외에도 병변이 있는 관절면 넓이에 대한 병변의 비율, 과다한 체중 등이 질병의 진행 및 진행속도를 결정지을 수 있어 관절 연골 손상의 자연경과를 이해하기 위해서는 여러 가지 인자를 함께 고려하는 것이 중요하다.
3.수술 방법
관절 연골 손상으로 인한 관절통은 다음의 요인에 의할 것으로 추측 된다. 첫번째로, 연골 손상이 연골하 골을 노출시키고 그에 따른 동맥 주위 신경 다발의 통각 수용기가 자극되어 동통을 느낄 수 있다. 점차 골의 경화가 진행됨에 따라 정맥혈의 울혈이 생기고 이것이 더욱 통증을 증가시키게 된다. 두번째로, 연골 파괴에 따라 효소 대사물이 관절 내로 유리되는데 효소 대사물이 관절강의 팽창을 초래하고 활액막에 염증을 일으켜 생기는 동통이 있다
관절 연골 손상의 수술적 치료 방법으로는 단지 증상 호전을 목적으로 하는 관절경을 통한 관류(arthroscopic lavage) 및 변연절제술(arthroscopic debridement)이 있다. 연골 결손의 재생을 목적으로 하는 것은 골수 자극술(marrow stimulation technique), 자가 연골 이식술 (Osteochondroal autograft), 자가 연골 세포 이식술(autologous chondrocyte transplantation)등의 방법이 있다.
(가)관절경을 통한 관류
가장 기본적이며 전통적인 방법으로 관절내의 염증 매개 인자와 마모된 연골 부스러기를 제거함으로써 효과를 볼 수 있다고 생각되어지는 방법이다. Jackson등의 연구에 의하면 45%의 환자에서 3.5년 후에도 증상에 향상이 있었다.
(나)관절경적 변연 절제술
정상 하지 정열, 단기간의 물리적인 증상이 있고 방사선적으로 퇴행성 변화가 없을 때 변연 절제술의 효과가 있을 수 있다.
(다) 골수 자극술
골수 자극술은 관절의 생물학적 또는 기계적 환경 내에서 골 조직 및 연골 조직으로 분화할 수 있는 골수강 내 간세포를 이용하는 방법이다. 골수 자극술에 포함되는 여러 방법들은 공통적으로 연골하 골의 혈관 형성부위까지 기계적인 손상을 주어 출혈을 일으킨다. 지혈 과정을 거치며 연골 손상부위에 간세포까지 포함된 섬유소 응괴를 형성하게 되며 응괴가 분화되고 재형성되어 섬유 연골을 만들게 된다. 하지만 섬유 연골은 퇴행성 변화를 받기 쉬워 하지의 부정 정열이나 관절의 불안정성이 있는 경우는 가능하면 이 술식을 피하거나 위와 같은 요인에 대해 교정이 필요하게 된다.
1) 소파 관절 성형술(abrasion arthroplasty)
소파 관절 성형술의 방법은 다음과 같다. 연골 결손 주위를 변연 절제하여 정상 연골 조직의 교원질을 노출시켜 섬유 응괴가 쉽게 결합될 수 있게 한다. 그리고 연골하 골의 표면을 변연 절제기(debrider)를 이용해 1-2mm가량 얇게 제거한 후 지혈대를 풀어 출혈을 확인하게 된다. 술후에는 8주간 체중 부하를 금하게 된다. 혈 응괴는 염증 과정을 거치며 섬유 응괴로 바뀌어 골 표면에 위치하게 된다.
2) 다발성 천공술(multiple drilling)
다발성 천공술도 소파 관절 성형술과 비슷한 원리로 치유하게 되며 관절 연골 결손부위를 천공기(drill)를 이용하여 연골하 골의 혈관화 부위까지 구멍을 내는 방법이다.
3) 미세 천공술(microfracture)
미세 천공술은 다발성 천공술과는 달리 천공기(drill)를 사용하지 않고 송곳(awl)으로 3-4mm간격으로 구멍을 내거나 미세 골절을 만드는 방법이며 술자에 따라서는 송곳으로 구멍을 낼 때 천공기와는 달리 열이 나지 않는 다는 점 때문에 미세 천공술을 선호하기도 한다.
다발성 천공술이나 미세 천공술후 8주동안은 부분적인 체중 부하가 필요하며 지속 수동적 운동(continuous passive motion, CPM)을 하루에 6-8시간정도 시행하는 것이 좋다.
(라) 자가 조직 유래 세포를 이용한 치료 (autogenous tissue derived cell therapy)
자가 연골막이나 자가 골막을 연골 결손부위에 이식함으로써 이식부위에 세포증식을 통한 연골재생을 이루는 방법이다. 동물실험에서는 초자 연골의 재생이 가능하다는 결론이 나왔으며 술후 관절내의 기계적 환경이 재생되는 연골의 질에 영향을 미친다는 결과가 나왔다. 가토를 이용한 실험에서는 지속성 수동적 운동(CPM)이 연골 재생에 도움이 되었다.
1) 자가 연골 세포 이식술(autologous chondrocyte transplantation, ACT)
골수 자극술을 통해 섬유 연골양 재생조직은 정상적인 초자 연골과는 다른 생역학적 특성을 가지게 되며 이 때문에 병변이 큰 경우는 장기간의 추시에서 좋은 결과를 얻기 힘들다. 이 때문에 초자 연골 재생조직을 만드는 여러 방법들이 연구되었으며 그중 자가 연골 세포 이식술은 최근 들어서 가장 각광 받는 술식이다.(그림)
방법은 일단 관절경검사를 시행하여 병변을 관찰하고 대퇴골 내과의 윗부분중 부하를 덜 받는 부위에서 300-500 mg 가량의 연골 조직을 채취한다. 채취된 연골 조직은 술후 6시간 이내에 효소처리를 하여 연골 세포만 선별적으로 분리하고 여러 과정을 통해 실험실에서 배양하게 된다. 14-21일간의 배양기간이 지나면 수술을 시행하게 되는데 수술은 관혈적 방법으로 시행되며 이식부는 균열이 없는 정상 연골 조직으로 둘러 싸일 수 있도록 변연절제술을 시행한다. 근위 경골부위에서 이식부에 맞게 골막을 채취한 후 캠비움층이 연골하 골을 향하게 이식부위에 놓고 주위의 정상연골과 흡수성 봉합사를 이용하여 봉합하게 된다. 섬유소 아교를 이용하여 골막과 연골사이의 미세한 틈을 없앤 후 배양된 연골 세포를 골막 밑으로 주입한 후 상처를 봉합한다.
술후 48시간이 지난 후 지속성 수동적 운동(continuous passive motion)을 시행하게 되며 술후 8주때부터 목발을 이용해 점차적인 체중 부하를 하게 되며 12주까지는 완전히 체중 부하를 할 수 있게 진행시키면 된다. 재활기간동안 관절 운동 범위의 감소나 근력약화가 일어나지 않게 주의하는 것이 필요하다.
(마) 동종 골 연골 이식(osteochondral allograft)
동종 골 연골 이식은 연골 손상 및 연골하 골에 병변이 있을 때 고려할 수 있는 방법이다. 신선 동종 골 연골은 연골 세포의 생존 확률이 높지만 바이러스성 감염 등의 위험이 있다.
좋은 결과를 얻기 위해서 관절의 부정 정렬을 교정해 주어야 하며 이식편과 이식 부위의 견고한 교정이 필요하다.
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