83세 여성 환자가 내원 5년 전부터 시작된 간헐적인 우측 무릎통증을 주소로 내원하였다. 환자는 신장 144.1 cm, 체중 51.1 kg, 체질량지수 24.6 kg/m²의 체구를 가지고 있었으며 외부 활동이 거의 없는 주부로 지내고 있었다. 환자는 내원 20년 전인 1999년 Nexgen LPS 제품(Zimmer, Warsaw, IN, USA)을 사용하여 양측 슬관절 전치환술을 받았으며 일차 수술 11년 후인 2010년 좌측 대퇴 치환물의 해리로 인해 재치환술을 받았던 수술력이 있었다. 환자는 일차 수술 15년 후인 2014년부터 간헐적인 우측 무릎 통증으로 약물 치료 등의 보존적 치료를 받았고 이후 2년 후인 2016년부터 약 3년간 외래 추시는 되지 않다가 최근 특별한 외상 병력 없이 우측 무릎 통증이 다시 악화되어 내원하였다.

신체 검진상 우측 무릎의 전반적인 부종과 비골 두 위치에서 국소적인 압통 소견이 있었으며 발적이나 국소 열감과 같은 감염 소견 및 비골 신경 증상은 없었다. 외반 외력 검사상 중등도의 내측 불안정성이 관찰되었으며 관절 운동 범위는 신전 0도, 굴곡 120도 소견을 보였다. 일반 방사선 사진상 대퇴 및 슬개 치환물 주위의 해리 소견은 관찰되지 않았으며 경골 치환물의 내반 변형(β각, 99.6도) 및 해리, 비골 두의 골용해 및 골파괴 소견, 우측 하지의 14도 내반 변형이 관찰되었다. 내외반 외력 방사선 검사상 내측 구획 간격의 과도한 증가가 동반된 내측 불안정정 소견을 보였다(Fig. 1). 단층촬영 검사상 근위 비골의 파괴 및 비골 주위낭종-양 병변이 동반되었으며 근위 경비골 관절의 손상 및 경골치환물 주위 해리 소견이 관찰되었다(Fig. 2). 감염성 해리를 감별 진단하기 위해 시행한 혈액 검사상 백혈구 수치 7,470/ml (정상 범위, 4,000–10,000/ml), 적혈구 침강 속도 36 mm/h (0–15 mm/h), C-특이단백질 0.03 mg/dl (0–0.5 mg/dl)로 특이 소견은 관찰되지 않았다. 전신핵의학 검사상 근위 비골 골절에 대해서는 전이를 배제할 수 없으며 우측 경골의 섭취 증가에 대해서는 치환물의 해리 혹은 감염 가능성인 언급되었고 다른 부위로의 뼈 전이는 없었다(Fig. 3).

Figure 1
Anteroposterior (A) and lateral (B) radiographs of the right knee demonstrating periprosthetic radiolucencies around the tibial component and an osteolytic lesion of the head of the fibula. (C) Valgus stress radiograph showing moderate medial instability in the right knee. (D) Weight-bearing anteroposterior long-standing view of the lower extremity showing the varus mechanical axis angle of the right knee. The arrow in panel A denotes the osteolytic lesion of the head of the fibula.

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Figure 2
Preoperative computerized tomography imaging. (A) Coronal sequence revealing the destructive and osteolytic lesion of the head of the fibula. (B) Axial sequence documenting the lesion of the fibular head and looseing of the tibial component.

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Figure 3
Whole body bone scan demonstrating the fracture in the proximal fibula, increased uptakes in the right tibia.

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슬관절 전치환술 후 경골 치환물의 해리가 선행된 비골 두의 골용해로 진단하고 조직학적 검사를 위해 절개 생검술을 시행하였다. 동결 검사상 원발 전이나 감염에 대해 확인할 수 없었고 비골 두의 골용해성 병변 부위로 소파술을 시행하였다. 수술 중 확인한 방사선 검사상 근위 경비골 관절의 손상으로 인해 경골-대퇴 관절로의 접근이 가능함을 확인하였다(Fig. 4). 균배양 검사상 박테리아, 결핵균, 진균에 대해 모두 음성 소견을 보였으며 병리학적 검사상 골수의 괴사가 동반된 만성 염증 및 이물 형식의 다핵형 거대 세포 소견이 관찰되었다(Fig. 5).

Figure 4
Intraoperative C-arm image showing the connection between the knee joint space and the lesion of the fibular head.

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Figure 5
Histology of the lytic lesion of the fibular head (H&E, ×400) showing foreign body type multinucleated giant cells.

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이후 외래에서 경과 관찰 중 잔존하는 경골 치환물의 내반 변형 및 내측 불안정성의 치료 방법에 대해 상의 후 재치환술을 시행하기로 하였다. 재치환술 당시, 밝은 갈색의 활액막 변성, 굴곡 및 신전 시 내측 간격의 증가 및 불안정성, 경골 치환물과 시멘트의 결합 부재로 인한 치환물의 용이한 분리 소견이 관찰되었으며, 대퇴 및 슬개 치환물의 해리 소견이나 폴리에틀렌과 슬개 치환물의 마모 소견은 관찰되지 않았다(Fig. 6). 상기 소견을 확인하고 Triathlon 제품(Stryker, Kalamazoo, MI, USA)을 사용하여 재치환술을 시행하였으며 이전 소파술을 시행했던 비골 두 부위에 추가 처지는 시행하지 않았다(Fig. 7). 재치환술 이후 6개월까지 발적이나 열감 등의 감염 소견이나 이상 혈액 검사 소견은 관찰되지 않았으며 관절 운동 범위는 신전 0도, 굴곡 100도를 얻을 수 있었다.

Figure 6
Intraoperative photographs showing (A) moderate synovitis with brown color, (B) flexion medial instability with valgus stress, (C) status of the cement at the proximal tibia cutting surface after removal of the tibial component by hand, and (D, E) no cementation around the tibial component and no wear of the polyethylene insert.

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Figure 7
(A) Intraoperative photograph after revision total knee arthroplasty. (B) Postoperative anteroposterior and lateral radiographs of the right knee.

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본 증례는 슬관절 전치환술 이후 경골 치환물의 해리가 선행된 비골 두의 골용해에 대해 소개하고 있다. 슬관절 전치환술 이후 비골 두의 골용해에 대해서는 3개의 증례만이 보고된 바 있으며,3, 4, 5) 각 증례에 대한 특징은 Table 1에서 정리하였다. 슬관절 전치환술 이후 비골 두 용해가 생긴 환자의 대부분은 비특이적인 슬관절 통증을 호소하였으며 다른 특이 증상은 보고된 바가 없다.3, 4, 5) 일반 방사선 검사를 통해 비골 두 주변의 골용해와 골파괴 소견을 확인할 수 있으며 비골 경부의 골절이 동반하는 경우도 있었다.3) 지금까지 발표된 3개의 증례3, 4, 5)와 본 증례는 모두 생검술을 시행하여 비골 두 골용해를 진단하였으며 조직학적 소견으로는 이물 형식의 거대 세포가 관찰되었다. 방사선학적 검사상 광범위한 골용해성 병변이 관찰되는 경우에는 감염, 동맥류 골낭종, 거대 세포종, 형질세포종 및 원발 또는 전이암 등을 감별해야 한다.1, 2) 슬관절 전치환술 이후 비골 두 용해성 병변이 관찰되는 경우, 폴리에틸렌의 마모나 치환물의 해리 등이 동반되었는지를 확인하고 슬관절 재치환술의 시행 여부를 결정해야 하겠다. 폴리에틸렌 마모가 동반되었던 Kinney와 Kamath,5) Rodriguez와 Barrack4)의 증례에서는 생검술 후 치료로 슬관절 재치환술이 계획 또는 시행되었고 경골 치환물의 비감염성 해리가 동반되었던 본 증례에서는 슬관절 재치환술을 시행하였다.

Table 1
Review of the Reported Cases

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Gallo 등6)은 슬관절 전치환술에서의 골용해와 비감염성 해리는 생물학적이며 기계학적인 사고가 동시에 발생하여 생기는 결과라고 설명하면서 이로 인해 치환물과 하부 골 사이의 결합 실패를 야기한다고 보고한 바 있다.

무시멘트 슬관절 전치환술 후 비골 두의 골용해를 보고한 Rodriguez와 Barrack4)은 경골 치환물 고정용 나사를 위해 경골 고평부에 드릴링을 하면서 생긴 손상으로 관절강 내의 마모 입자가 비골로 이동하는 기전을 언급하였다. 다른 연구에서는 비골 주위 공간에서 관찰되는 연부조직 결손 부위와 subpopliteal recess를 통해 관절강과 연결이 된다는 기전을 보고하기도 하였다.5, 7) 본 증례에서는 경골 치환물과 시멘트간의 초기 결합의 부재로 경골 치환물의 미세 움직임이 있었을 것으로 생각하고 경골 치환물의 내반 변형과 내측 불안정성이 지속되면서 경골 치환물의 해리가 발생하였을 것이라고 추정하였다. 원인을 알 수 없는 근위 경비골 관절의 손상부를 통해 미세 마모 입자가 근위 비골로 이동하였고 결과적으로 비골 두의 골용해와 골파괴가 발생하였다고 생각한다.

기존 연구에서 모든 환자들은 비골 두의 골용해 병변에 대해 진단적 생검술을 시행하였고 조직학적으로 마모 입자가 포함된 이물 형식의 거대 세포를 확인한 바 있다.3, 4, 5) 하지만 본 증례에서는 이물 형식의 거대 세포만 확인되었고 마모 입자는 관찰되지 않았다. 저자들은 폴리에틸렌의 육안적 마모가 없었던 점이 위와 같은 조직 병리 소견을 설명한다고 생각했다.

슬관절 전치환술 과정 중 직접적인 조작이 없어도 비골의 골용해는 슬관절 전치환술 후 합병증의 하나로 나타날 수 있다. 본 증례와 같이 슬관절 전치환술 이후 비골 두에 골용해성 병변이 발견된 경우, 다른 질환을 배제하기 위해 절개 생검술을 시행하는 것이 일반적인 접근법이었음을 문헌 고찰을 통해 알 수 있었다.