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경골 근위부 개방 절골술 시 개방부 압력과 동종 쐐기 골편의 최대압축하중의 비교

Comparison of Gap Pressure in Opening Wedge High Tibial Osteotomy versus Compressive Strength of Allogenous Wedge Bone Blocks

대한정형외과학회지 2020년 55권 2호 p.127 ~ 134
윤경호, 김정석, 권유범, 김응주, 이명규, 김상균,
소속 상세정보
윤경호 ( Yoon Kyoung-Ho ) - Kyung Hee University School of Medicine Department of Orthopaedic Surgery
김정석 ( Kim Jung-Suk ) - Kyung Hee University School of Medicine Department of Orthopaedic Surgery
권유범 ( Kwon Yoo-Beom ) - Kyung Hee University School of Medicine Department of Orthopaedic Surgery
김응주 ( Kim Eung-Ju ) - Kyung Hee University School of Medicine Department of Orthopaedic Surgery
이명규 ( Lee Myeong-Kyu ) - Korea Public Tissue Bank Department of Research and Development
김상균 ( Kim Sang-Gyun ) - Kyung Hee University School of Medicine Department of Orthopaedic Surgery

Abstract

목적: 이 연구의 목적은 동종 쐐기 골편의 성상과 최대압축하중과의 관계를 알아보고 동종 쐐기 골편의 최대압축하중과 경골 근 위부 개방 절골술 시 측정된 개방부의 압력을 비교하는 것이다.

대상 및 방법: 경골 근위부 개방 절골술을 시행하기 전 연구에 동의한 10명의 환자가 본 연구에 포함되었다. 수술 중 절골 부위를 8 mm에서 14 mm까지 개방시키면서 1 mm 간격으로 개방부의 압력을 측정하였다. 대퇴골, 경골 및 상완골에서 U자형 동종 쐐기 골편을 채취하여 골편의 높이, 폭, 단면적 및 피질골의 두께를 측정한 뒤에 골편이 파괴되기 직전의 최대압축하중을 측정해 골편의 성상과 최대압축하중과의 관계를 평가하였다. 경골 근위부 개방 절골술 시 별도의 신연장치 없이 개방부에 동종 쐐기 골편을 삽입할 수 있는지 평가하기 위해 경골 근위부 개방 절골술 시 측정된 개방부 압력과 동종 쐐기 골편의 최대압축하중을 비교하였다.

결과: 경골 근위부 개방 절골술 중 절골부를 많이 개방할수록 개방부 압력이 증가해 14 mm 개방하였을 때 개방부의 압력(평균 282±93 N, 최대 427 N)이 가장 크게 측정되었다. 동종 쐐기 골편의 최대압축하중은 평균 13,379±6,469 N (최소값 5,868 N, 최대값 29,130 N)으로 측정되었으며 피질골의 두께(상관계수=0.693, p=0.002) 및 단면적(상관계수=0.826, p<0.001)과 유의한 상관관계를 가지고 있었다. 살균 방법에 따라 동결 건조(freeze-dried) 골편은 평균 13,406±5,928 N (최소값 5,868 N, 최대값 25,893 N), 동결(fresh frozen) 골편은 평균 13,348±7,449 N (최소값 5,916 N, 최대값 29,130 N)으로 측정되었다. 동종 쐐기 골편의 최대압축하중 최소값은 경골 근위부를 14 mm까지 개방하였을 때 측정된 개방부의 최대압력에 비해 13.7배 높았다(5,868 N vs. 427 N).

결론: 동종 쐐기 골편의 최소 압축 강도는 경골 근위부 개방 절골술 시 측정된 개방부의 최대 압력보다 충분히 큰 것으로 확인되었다. 따라서 경골 근위부 개방 절골술 중 별도의 신연장치 없이 동종 쐐기 골편을 개방부에 안전하게 삽입 가능한 것으로 판단된다.

Purpose: The aims of this study were (1) to investigate the relationship between the characteristics of allogenic bone block and the compressive strength of an allogenic bone block measured by biomechanical experiments, and (2) to compare the maximum pressure load of allogenic bone block with the gap pressure measured at the high tibial opening osteotomy.

Materials and Methods: Ten patients who provided informed consent for gap pressure measurements during opening wedge high tibial osteotomy (OWHTO) were included. The gap pressures were measured at 1 mm intervals while opening the osteotomy site from 8 mm to 14 mm. Seventeen U-shaped allogenous wedge bone blocks were made from the femur, tibia, and humerus. The height, width, cross-sectional area, and cortex thickness of the bone blocks were measured, along with the maximum compressive load just before breakage. The relationship between these characteristics and the maximum pressure load of the bone blocks was evaluated. The gap pressures measured in OWHTO were compared with the maximum pressure loads of the allogenous wedge bone blocks to evaluate the possibility of inserting allogenous wedge bone blocks into the osteotomy site without a distractor in OWHTO.

Results: The OWHTO gap pressure increased with increasing osteotomy site opening. The mean gap pressure, which occurred at a 14-mm opening, was 282±93 N; the maximum pressure was 427 N. The maximum pressure load of the allografts was 13,379±6,469 N (minimum, 5,868; maximum, 29,130 N) and was correlated significantly with the cortical bone thickness (correlation coefficient=0.693, p=0.002) and cross-sectional area (correlation coefficient=0.826, p<0.001). Depending on the sterilization method, the maximum pressure loads for the bone blocks were 13,406±5,928 N for freeze-dried and 13,348±7,449 N for fresh frozen. The maximum compressive load of the allogenous wedge bone blocks was 13.7-times greater than that in OWHTO opened to 14 mm (5,868 N vs. 427 N).

Conclusion: The compressive strength of allogenous wedge bone blocks was sufficiently greater than the gap pressure in OWHTO. Therefore, allogenous wedge bone blocks can be inserted safely into the osteotomy site without a distractor.

키워드

무릎; 골관절염; 절골술; 동종골; 골이식
knee; osteoarthritis; osteotomy; allograft; bone transplantation

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