생체재료학회연례회의에서 발표된 이 연구는 (1)회수된 고관절과 슬관절의 구성 성분에서의 프리래디칼 생성 원인 검출 (2)척추성형술 이식편의 조직학적 평가 (3)회수된 쌍극 고관절 이식편의 폴리에틸렌 마모의 평가 등과 관련한 내용이 소개되었다.
경피적 척추성형술 후 생체 반응 확인
쌍극관절 성형술 이식편으로 변연충돌 평가
멤피스대학(테네시주 멤피스) M. Shah Jahan 박사팀은, 산소가 있는 상태에서는 감마(γ) 멸균한 초고분자 폴리에틸렌에 폴리에틸렌기의 산화분해가 일어나고, 이에 따라 발생한 산소 유도 래디칼이 관절 치환술 재료의 내구성에 영향을 미친다는 사실에 주목했다.
1988년에 이식 6년 후에 회수한 관골구(acetabular) 1개 및 이식한지 7년이 지난 인공 슬관절 2개 속의 프리래디칼을 전자스핀공명법을 이용해 측정했다.
이후 실온상태에서 공기에 노출시킨 상태로 13년간 보존시켜 다시 검사를 했다. 관골구의 경우와 달리 경골부에서는 관절 중앙부의 래디칼 농도가 낮았다.
박사는 『이곳은 대개 마모가 많은 부위다. 고관절 또는 슬관절의 각 부위마다 래디칼 분포 패턴이 뚜렷한 것은 관절의 결합에 의해 생체내에서 생긴 래디칼 반응을 보인다고 분석할 수 있다. 산소 유도 래디칼은 실온에서 공기에 노출시키면 서서히 소멸된다』고 설명했다. 그는 그러나 『관절 표면의 래디칼 분포 패턴은 상대적으로 바뀌지 않으며, 산소가 존재하는 상태에서 이 폴리에틸렌 분자의 산화 분해가 몇년간이나 계속된다는 사실을 보여주고 있다』고 말했다.
최근 골다공증때문에 통증이 동반되는 압박골절을 치료하는데는 경피적 척추성형술을 하고 있다.
클리브랜드·클리닉재단(오하이오주 클리브랜드) 해부병리 정형외과 Daisuke Togawa 박사팀은 척추성형술 후의 척추뼈를 42세 여성에서 수술적으로, 또 72세 여성에서는 부검을 통해 각각 골라내 검사했다.
42세 여성은 스테로이드 요법을 받고 있던 도중에 다발 압박골절을 일으켰기 때문에, 폴리메틸메타크릴산 메틸과 황산바륨을 이용하여 T11, T12, L1, L4의 척추 성형술을 실시하자 요통이 개선됐지만 이후 후만증과 진행성 변형, 요통이 악화되었다.
약 1년 후에 앞척추 절제, 얼라인먼트 재건술을 실시하고 이 때 T12에서 L2까지의 척추를 회수했다.
어느 척추에서나 이물 거대세포(giant cell)와 단핵 마크로파지가 폴리메틸메타크릴산 메틸 주변의 얇은 섬유질막 속에 나타났으며, 세포는 시멘트 입자와 황산바륨 양쪽 또는 한쪽을 함유하고 있었다. 혈관강속에도 이러한 입자가 나타났다.
72세 여성의 부검례에서는 심근경색과 심 탐포네이드(tamponade)를 이용하여 사망 후에 척추의 앞기둥을 골라내, 후만성형술을 실시한 T7 및 T8 척추를 회수했다.
부검에서는 관혈관이나 폐조직에도 폴리메틸메타크릴산 메틸은 나타나지 않았다.
박사는 『단지 2례만 가지고 결론을 낼 수는 없지만 이러한 결과에는 일부 흥미로운 점이 있다』고 말하고 다음의 3가지 사항을 들었다.
(1)괴사병변이 거의 나타나지 않았다는 것은 폴리메틸메타크릴산 메틸을 이용하여 열괴사가 일어났어도 뼈의 대부분이 이식편 회수 시점까지 재건돼 있었음을 보여주고 있다.
(2)시멘트 주변에 주로 황산바륨을 포함한 다수의 마크로파지와 거대세포를 검출돼지만, 이것이 무엇을 의미하는지는 향후 해명해야 한다. 또 시멘트나 황산바륨에 상당하는 입자가 혈관강속에 나타나기도 했지만, 이것은 척추성형술 후에 가끔 나타나는 시멘트 색전이 발생했다는 임상소견과 일치한다.
(3)척추성형술을 실시한 부위 주변의 해면골이 폴리메틸메타크릴산 메틸 충전용 공극을 구축하여, 이것이 부근의 뼈를 압축시켜 굳혀버릴 가능성이 있기 때문에 시멘트를 주입한 주변에서는 자가 이식과 같은 상태가 되었다.
또한 클리브랜드·클리닉재단 정형외과 Satoshi Takikawa 박사팀은 이식편등록을 조사하여 1987~2000년간 회수된 65건의 쌍극이식편을 검토한 결과, 평가 가능례는 41례이고, 이식편의 체내 거주 기간은 평균 49개월(1~192개월)이었다.
이 조사의 목적은 회수된 쌍극골두를 평가하고, 골두 내부와 폴리에틸렌간의 마모 정도를 측정하여 변연 충돌에 의한 폴리에틸렌의 대략적인 손상 정도를 평가하는 것이다.
이식편의 회수 원인은 느슨함이 12건, 돌출과 이동이 11건, 감염, 탈구, 골화증이 각각 4건, 골절이 2건이었다.
변연 충돌의 정도는 경도 10건, 중등도 3건, 중증 2건이고 나머지(34건)에서는 충돌이 나타나지 않았다.
헐거워져 제거된 고관절 6건 중 4건과 탈구와 관절의 이동때문에 제거된 2건에서 측정가능한 마모가 나타났다.
박사는 『쌍극관절 성형술의 문제는 복잡하지만, 이번 조사 결과는 충격에 의한 손상을 최대한으로 막는 것이 마모를 최소한으로 하는 기존의 방법보다 중요하다는 사실을 보여주고 있다. 변연의 충격 저항력을 최대로 함과 동시에 쌍극폴리에틸렌 관절을 선택적으로 교차 결합하는 것이 바람직할 것』이라고 말했다.