서론
1. 배경
세계적으로 1920년 일본의 Kenji Takagi가 세계에서 최초로 cystoscope을 이용하여 사체 무릎 관절을 관찰한 이후 계속 발전하여 1959년 Masaki Watanabe가 최초로 무릎의 관절경적 반월연골판 부분절제술을 시행하였다[1]. 국내에서는 1970년대 이후 Ahn 등[2]에 의해 무릎 관절경 수술이 시행된 것이 시작이었다. 정형외과 영역에서 무릎 관절경은 시작이며, 다른 관절분야에서 많은 영향을 미쳤다. 무릎 관절에서 관절경은 없어서는 안될 필수적이며 대부분의 관절질환을 치료하는 데 사용되고 있다. 무릎 관절에서 대표적인 질환은 전방십자인대(anterior cruciate ligament) 손상, 반월연골판(mensicus) 손상, 그리고 관절연골(cartilage) 손상이다.
전방십자인대 손상의 치료
스포츠 인구 및 각종 사고의 증가로 인하여 전방십자인대 손상 환자의 빈도는 증가하고 있으며, 이로 인한 전방십자인대 재건술 시행 건수 또한 증가하고 있다. 미국 통계에 의하면 매년 약 200,000건의 전방십자인대 손상 환자가 발생하며, 100,000건의 전방십자인대 재건술이 시행되고 있다[3]. 국내에서도 정형외과 영역에서 슬관절 관절경 수술 중 반월연골판 부분절제술에 이어 2번째로 많은 수술에 해당된다[4].
만성 전방십자인대 손상 환자에서 발생하는 일상생활 및 스포츠 활동의 제한과 조기 퇴행관절염 초래에 대한 보고들로 전방십자인대 재건술의 필요성이 강조되고 있으나[5], 반면에 활동도가 높지 않은 환자에서 심한 불안정성이 없는 경우 비수술치료로 좋은 결과들이 보고되고 있다[6–8]. 또한 관절경의 발전과 수술수기의 발달에도 불구하고 많은 환자들이 재건술 후 불만족스러운 결과를 보여주고 있다. 최근 전방십자인대 재건술 후 20년 이상 장기 추시 보고들에서 29–54%의 진행된 퇴행성 관절염 빈도를 보고하였다[9,10].
국내에서 전방십자인대 재건술은 1970년대부터 시행되었으며, 처음에는 개방적 도달법에 의해 시행되었으나 1980년대부터 관절경적 방법이 시행되었다. 2000년대까지 관절경적 one-incision 방법의 전방십자인대 재건술은 가장 성공적인 방법으로 시행되어 왔으나, 잔존하는 회전불안정성 및 실패율로 인하여 해부학적 전방십자인대 재건술 및 이중다발재건술이 소개되었다. 2000년대 많은 각광을 받으면서 등장한 이중다발 전방십자인대 재건술은 등장하던 초기와 비교하여 현재 이중다발 재건술을 많이 사용하는 시술자가 줄어들었으며, 이는 임상결과에 의미 있는 장점 없이 합병증 및 재재건술 시 문제점이 되기 때문이다. 2010년부터 현재까지 가장 각광받고 있는 개념은 해부학적 전방십자인대 재건술이다. 이중다발에서 많이 강조되었던 해부학적 재건술과 비스듬한 대퇴터널의 개념은 유지하되 이중다발 재건술을 고집하지 않고 단일다발 재건술을 통하여 해부학적 재건술을 시행하는데 많은 노력을 기울이고 있다[11–13]. 또한 최근 전방십자인대 수술과 관련된 이슈 중 가장 많은 관심을 불러일으키는 분야는 전외측인대(anterolateral ligament, ALL)이다. 특히 전방십자인대 손상과 관련된 회전불안정성에 있어 ALL의 역할이 주목을 받고 있으며, 해부학적 및 생역학적 특징과 역할에 대한 많은 연구들이 보고되고 있다[14–16].
전방십자인대 재건술시 사용되는 이식건으로 1990년대에는 자가골슬개건골(bone patellar tendon bone)은 전방십자인대 재건술에 gold standard였으며, 가장 많이 사용되는 이식물이었으나 kneeling pain 등의 공여부의 높은 이환율과 연부조직 이식물의 고정기구의 개발 등으로 인하여 최근에는 자가슬괵건의 사용이 늘어나고 있다[17–19]. 현재는 전 세계적으로 자가슬괵건이 가장 높은 빈도로 사용되고 있으며, 자가골슬개건골 및 자가대퇴사두건이 선호하는 술자들에 의해 사용되고 있다.
최근 전방십자인대와 함께 ALL 재건을 시행한 환자들의 수술 후 임상결과가 전방십자인대 재건만 경우보다 더 좋은 결과를 보인다는 연구들이 다수 발표되고 있다[20,21]. 최근 systematic review에 의하면 lateral extraarticular tenodesis는 전방십자인대 결손 무릎의 내회전과 전방불안정성을 줄이는 것으로 나타났다[22]. 그러나 ALL 재건술 및 lateral extraarticular tenodesis는 표준화되지 못한 수술방법으로 인하여 elongation되어 제기능을 못하거나 정상적인 내회전을 과도하게 제한할 가능성도 있다. 따라서 아직은 일차적인 재건술에 적용하자는 의견은 적으며 high grade pivot shift를 보이는 일차재건술 환자, 실패의 위험인자를 가진 환자(25세 이하 pivoting sports, 심한 불안정성, high tibial slope, hyperlaxity), 전방십자인대 재건술 후에도 pivot shift 가 나타나는 환자 그리고 revision 환자 등에서 고려하여야 한다는 의견이 많다(Figure 1) [23–25].
반월연골판 손상의 치료
반월연골판은 경골과 대퇴골 관절면 사이에 끼어 있으면서 관절면의 접촉면을 증가시켜 관절연골에 부하되는 스트레스를 분산시켜 관절연골을 보호하는 기능, 체중을 부하하는 기능, 관절의 안정성을 증가시키는 기능 및 윤활 기능 등 슬관절의 정상 기능을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다[26,27]. 반월상 연골 전절제술 후 슬관절에 퇴행성 관절염이 진행하는 것이 증명됨으로 반월상 연골 기능의 중요성이 알려지면서 반월연골판을 보존하려는 노력이 이루어지고 있다[28].
반월연골판은 무혈성 조직이나 그 변연부 3–5 mm (내측반월연골판은 폭의 10–30%, 외측반월연골판은 폭의 10–25%)는 관절막과 활액막에서 모세혈관망(parameniscal capillary plexus)이 분포되어 혈액공급을 받고 있으며, 나이가 들수록 감소하게 된다. 혈관 분포에 따른 red-red 구역, red-white 구역 및 white-white 구역으로 삼등분되며, red-red 구역은 혈액공급을 받고 있으므로 이 부분의 손상은 봉합술의 좋은 적응이 된다[29–31]. 최근 연구에 의하면 내측에 비해 외측 반월연골판에 혈액공급이 풍부하며 특히 슬와열공 주위에도 inferior genicular artery의 분지에 의해 혈액공급이 이루어지므로, 이 부위에 대한 반월연골판 봉합술도 시행하여야 한다[32]. 반월연골판 봉합술의 적응증은 나이, 연골판 파열의 위치, 파열의 크기, 파열의 시기 그리고 파열면의 상태 등을 고려하여 결정하여야 한다. 가장 중요한 요소는 나이와 연골판 파열의 부위가 혈액공급을 받는 부위인지 여부이며 특히, 전방십자인대 재건술과 동반될 경우에는 반월연골판의 봉합술 후 회복율이 높으므로 적극적인 봉합술을 고려하여야 한다[33,34].
그러나 red-white 및 white-white zone의 파열인 경우 봉합술을 시행하여도 치유되지 않으므로 파열위치 및 남아있는 부위의 상태에 따라 봉합술 여부를 결정하는 것이 중요하다. 최근에는 수평파열에 대해서도 봉합술이 시행되고 있으며, 좋은 임상적인 결과를 보고하고 있으나 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 및 이차관절경 등에 의해 증명된 치유율은 높지 않으며 특히, meniscal fixator 등에 의한 봉합술 후 실패 등이 보고되고 있으므로 봉합술을 결정할 때 신중하여야 한다[35,36]. 특히 퇴행성 수평파열에서의 봉합술은 신중히 결정하여야 하며, 대개 40세 이전에 조직이 비교적 건강한 경우에 시행하는 예들이므로 이를 잘 알고 적용하여야 한다.
반월연골판 봉합술의 방법은 inside-out, outside-in, all-inside 방법이 있으며, 반월연골판의 손상 부위 및 손상 종류에 따라 다른 적응증과 장단점을 가지고 있다[37–39]. 반월연골판 후각의 종파열은 봉합의 좋은 적응이 되며 관절경적 inside-out 방법과 Morgan의 all-inside 봉합 방법, 그리고 meniscal fixator 등이 있어 파열의 위치, 형태, 크기 등에 따른 적절한 수기의 선택이 중요하다.
Meniscal fixator의 경우 최근 기술이 개발되며 봉합이 쉽고 빠르며 추가적인 절개가 필요하지 않으며 비교적 강한 고정력을 줄 수 있는 장점이 있어 널리 사용되고 있다[40–42]. 특히 FastT-Fix (Smitth & Nephew Endoscopy)의 경우 지속적으로 발전되어 고정력이 비교적 우수하며, 다양한 각도의 기구로 접근이 가능하여 좋은 임상적 결과를 보여주고 있다. 그러나 반월연골판-관절막 경계부(meniscocapsular junction) 파열 시에는 충분한 고정력을 얻기 힘들고, all-inside 봉합술에 비해서는 봉합부의 고정력이 약하며, 이물질 반응에 의한 활액막염 유발, 연골 손상 및 fixator의 이동 등의 문제점이 있어 장기적인 추시가 요하는 상태이다(Figure 2) [42,43].
관절연골 손상의 치료
관절연골의 제한된 치유 능력으로 인하여, 연골 결손은 일반적으로 자발적으로 치유되지 않으며, 치료하지 않고 방치하면 퇴행성 관절염으로 진행하게 된다. 하지만 연골 결손이 있다 하더라도 증상이 없는 경우부터 매우 심한 정도까지 증상 정도가 다양하고, 연골손상의 정도와 증상이 반드시 일치하지 않기 때문에 치료방법의 선택이 어렵다. 따라서 환자의 나이, 증상의 정도, 결손의 크기 및 위치, 환자가 원하는 기대치 등 여러 가지를 고려한 후 치료 방침을 결정해야 한다.
수술적 치료로는 관절세척술(lavage), 변연절제술(debridement), 연마 연골성형술(abrasion chondroplasty), 미세골절술(microfracture), 다발 천공술(multiple drilling) 등의 골수 자극술(marrow stimulation), 이식술(transfer or transplantation), 세포기반 치료, 성장인자 또는 약물인자 사용 등이 있다[44]. 치료방법의 선택은 병변의 크기와 환자의 활동정도에 따라 결정한다. 증상이 경미하고 병변의 크기가 2 cm2 미만으로 작은 경우에는 변연절제술만으로 단기적인 증상완화를 얻을 수 있다. 관절세척술이나 변연절제술은 연골 병변의 수복보다는 염증완화와 기계적 자극을 줄이기 위해 사용한다. 연마 연골성형술이나 미세골절술은 활동이 적은 환자에서 2 cm2 미만의 병변일 때 시행한다. 이 술식은 연골하 골의 혈관이 분포되어 있는 부위를 침습하여 연골의 수복을 돕지만, 초자 연골이 아닌 섬유 연골로 치유되어 장기적으로 정상 연골보다 장기 생존이 떨어지는 특성을 보인다[45].
미세골절술의 결과를 좀 더 향상시키기 위해 나온 것이 “enhanced microfracture technique”이라는 범주로 불리는 것들로 미세골절술을 시행하면서 세포의 농도를 높이기 위해 세포를 추가 주입하거나 연골기질이 좀 더 잘 만들어지도록 도와주기 위해 지지체 역할을 할 수 있는 생체재료를 넣어주는 수술들이 여기에 속한다(autologous matrix-induced chondrogenesis, bone marrow aspirate stem cell concentrate, matrix-induced autologous chondrocyte implantation 등으로 불림) [46]. 골수흡인농축액(bone marrow aspirate concentrate), 교원질 지지체 등이 이용되며, 장기 효과에 대해서 추적 관찰이 필요하다.
활동량이 많은 환자에서는 자가 골연골 이식(osteochondral autograft transfer sytem), 타가 골연골 이식(osteochondral allograft transplantation), 또는 자가 연골세포 이식술(autologous chondrocyte implantation)을 이용한다. 자가 골연골 이식술은 2 cm2 이하의 병변일 때 대퇴과의 부하가 적게 가는 부위에서 골연골을 떼어 병변에 이식하는 방법이며, 이보다 좀 더 큰 병변(2–3.5 cm2)에서는 타가 골연골을 사용한다[47]. 비교적 젊은 연령의 환자에서 병변이 큰 경우는 (≤10 cm2) 자가 연골세포 이식술이 효과적이다[48]. 이 술식은 두 단계로 이루어지는데, 우선, 관절경을 이용하여 연골세포를 소량 채취하여 배양시킨다. 3–6주 후 충분한 양의 연골세포를 얻게 되면 관절을 절개하여 연골 결손 부위에 이식한다(Figure 3).
슬관절 관절경의 미래
관절경 시스템은 1990년대 이후 현재의 가장 널리 사용되는 4 mm 두께의 렌즈를 통해 모니터를 통해 화면을 보고 수술을 시행하고 있다. 최근에는 needle arthroscopy라 하여 얇은 두께의 렌즈를 외래 기반으로 국소마취하에 적용함으로써 간단한 방법으로 수술을 시행하고 있다[49]. 이를 통해 MRI보다 정확한 진단이 가능하며, 반월연골판 절제술 및 전방십자인대 손상까지 진단 및 치료 가능한 것으로 소개되고 있다. 이는 향후 발전가능성도 높으나 여전히 국소마취를 통해 시행할 수 있는 한계가 있어 적절한 적응증과 활용도를 고려하여야 할 것으로 보인다.
슬관절 관절경 수술은 타관절 관절경 수술에 비해 공간이 좁고 특히 반월연골판 수술의 경우 제한된 공간으로 인해 수술 술기에 난이도가 높다. 하여 타영역 수술에서 시행되고 있는 로봇 보조 및 항법장치 이용 수술에 제한이 되고 있다. 그러나 현재 추세의 기술의 발전을 감안하면 머지않아 로봇 보조 수술, 첨단 영상 촬영, 환자 맞춤형 기기와 같은 혁신적인 기술을 통해 수술 정확도와 환자 결과를 향상시키고, 회복시간을 단축시키며, 수술 후 합병증을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 환자의 정보를 입력하여 최적의 치료방법을 제시하거나 개별 환자의 상태에 맞는 인대 재건, 반월연골판 치료 및 관절연골 손상의 치료 등 개인 맞춤형 치료 전략도 최신 기술을 통해 실현할 수 있으리라 생각된다[50].
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