2004년 2월부터 2006년 12월까지 부산대학교병원에서 동일한 1인의 술자가 슬관절 전치환술을 시행한 199예의 슬관절(네비게이션군 99예, 고식적 군 100예) 중 최소 8년 추시(8년–10년 2개월, 평균 9년 6개월)가 가능하였던 32명 40예 슬관절을 대상으로 하였다. 연구 대상으로의 포함 기준은 일차성 골관절염 환자로서 인공슬관절 전치환술을 시행 받은 환자로 하였으며, 제외 기준은 15° 이상의 심한 내반변형, 외반변형, 염증성 관절염, 관절 외 변형을 동반한 골관절염 등이었다. 대상자 32명 중 남자가 2명(2예), 여자가 30명(38예)이었으며 수술 당시의 평균연령은 64.3세(43–75세)였다. 원인 질환은 모든 예에서 퇴행성 관절염이었고 양측 슬관절을 수술 받은 경우가 8명(16예), 단측 수술만 시행받은 경우가 24명(24예)이었다. 네비게이션군은 단일 네비게이션 시스템(Zimmer® Computer Assisted Solutions Electromagnetic Quad-Sparing™; Zimmer, Warsaw, IN, USA)을 이용하여 슬관절전치환술을 시행한 20예, 고식적 군은 고식적 방식을 이용하여 슬관절 전치환술을 시행한 20예였다. 수술 전 두 군 간에 성별, 연령, 체질량지수, 하지변형의 정도에 있어서 유의한 차이는 보이지 않았다(Table 1).

모든 수술은 동일 술자에 의하여 시행되었으며, 양 군에서 정중피부 절개 및 슬개골 내측 도달법을 사용하였다. 대퇴 및 경골 삽입물은 모두 골시멘트를 사용하여 고정하였고 치환물 고안의 특성상 수술 과정에서 후방십자인대는 제거되었다. 슬개골 치환술은 모든 예에서 시행하지 않았고, 슬개골의 퇴행성 변화가 심하여 슬개-대퇴 관절 주행이 좋지 않을 것으로 예상되는 예에서는 골극제거, 미세천공술 등을 시행하였다. 양 군의 수술 순서에 약간의 차이가 있었으며, 네비게이션군의 경우 슬개골 내측 도달법으로 관절낭 절개를 시행한 후 원위 대퇴골과 근위 경골에 각각 네비게이션 인식자를 핀으로 장착하여 슬관절의 주요 지표들을 네비게이션 장치에 등록하는 과정을 거친 후 나머지 수술의 과정을 진행하였다. 골 절제는 양 군 모두에서 measured resection technique을 이용하였으나 고식적 군에서는 대퇴골 절제 완료 후 경골 절제를 시행한 반면, 네비게이션 군에서는 대퇴 원위부 절제 후 경골 절제를 먼저 시행하고 다시 대퇴골의 나머지 부분들에 대한 절제를 시행하였다.

술 후 처치는 수술 당일부터 대퇴사두근 강화 운동을 시작하였고, 수술 후 3일째 배액관이 제거된 후부터 수동적 관절 운동과 함께 능동적 관절 운동을 시작하였다. 수술 후 1주일째부터 체중부하 보행을 시작하였다.

임상적 평가는 술 전과 술 후 8–10년째 추시 시 Western Ontario McMaster Universities osteoarthritis Index (WOMAC) 점수와 Knee Society score (KSS)를 각각 평가하여 이를 비교하였다. 관절 운동 범위의 평가는 술 전과 최종 추시 시의 완전 신전, 완전 굴곡 상태의 측방 사진에서 대퇴골과 경골의 장축에 평행한 선을 그은 후 각도를 측정하여 슬관절 굴곡 각도 및 굴곡 구축 각도를 측정하였다. 방사선적 평가는 체중부하 전후면 사진을 이용하여 기계적축, 대퇴삽입물의 관상면상 경사도(α), 경골 삽입물의 관상면상 경사도(β)를 측정하였고, 대퇴 삽입물의 시상면상 경사도(γ)와 경골 삽입물의 시상면상 경사도(δ)는 슬관절 측면 방사선 사진에서 측정하였다. 기계적 축의 기준을 0°로 하여, 편향 정도는 내반을(+), 외반은 (−)로 정의하였다. 미국방사선학회의 인공슬관절 전치환술 방사선적 평가 기준(The Knee Society total knee arthroplasty roentgenographic evaluation and scoring system, TKA-RESS)11)에 근거하여 골-시멘트 또는 골-인공관절 치환물 간의 접촉면 구역을 설정하여 대퇴골 치환물에서는 측면 방사선 사진상 7구역, 경골 치환물에서는 전후면 방사선 사진상 7구역, 측면 사진상 3구역으로 나누어 각 구역의 방사선 투과성 선의 폭을 0.5 mm 단위로 기입하였고, 각각의 수치를 합한 점수를 총 점수로 하여 4점 이하면 의미가 없는 것으로, 5점에서 9점 사이면 진행 여부에 대한 지속적인 추시가 필요한 것으로, 10점 이상이면 임상 증상과 관계없이 치환물 고정 실패의 가능성이 매우 큰 것으로 평가하였다. 또한 치환물의 위치 변화나 치우침이 관찰되면 방사선 투과성 선의 존재 여부와는 상관없이 고정 실패로 간주하였다. 또한 폴리에틸렌 마모 정도를 비교하기 위하여 수술 후와 최종 추시 시 슬관절 전후면 방사선상에서 대퇴 삽입물 내과의 최하단부에서 경골 삽입물까지의 수직 거리와 대퇴 삽입물 외과의 최하단부에서 경골 삽입물까지의 수직 거리를 측정하였다(Fig. 1).

각 군 내에서 수술 전과 수술 후의 관절 운동 범위, WOMAC 점수 및 KSS 등의 임상적 지표 비교, 수술 전과 최종 추시 시의 방사선적 측정치 비교에는 Wilcoxon signed rank test를 이용하여 분석하였으며, 고식적 군과 네비게이션군의 결과 비교에는 Mann-Whitney test를 이용하였다. IBM SPSS Statistics ver. 21.0 for Windows (IBM Co., Armonk, NY, USA) 프로그램을 사용하였고, 신뢰구간은 95%로 하였다.

네비게이션군에서는 평균 운동 범위는 수술 전 120.0°±9.6° (100°–135°), 최종 추시 시 121.8°±16.3° (92°–140°)로 측정되었다(p>0.05). WOMAC score는 수술 전 53.4±9.1점에서 최종 추시시 89.8±5.4점으로(p<0.05), KSS는 수술 전 59.9±7.8점에서 최종 추시 시 91.5±7.5점으로 각각 향상되었다(p<0.05). 고식적 군에서는 평균 운동 범위는 수술 전 115.8°±22.0° (60°–130°)로 측정되었고, 최종 추시 시 112.6°±25.6° (60°–140°)로 측정되었다(p>0.05). WOMAC score는 수술 전 54.2±12.2점에서 최종 추시 시 84.2±10.6점으로(p<0.05), KSS는 수술 전 60.1±13.3점에서 최종 추시 시 81.1±14.3점으로 각각 향상되었다(p<0.05). 최종 추시 시 평균WOMAC 점수는 네비게이션군과 고식적 군에서 차이가 없었으나(p=0.157), KSS는 네비게이션군에서 고식적 군에 비하여 통계적으로 유의하게 좋은 결과를 보였다(p=0.038) (Table 2, 3, 4, 5, 6).

수술 전 전후면 방사선 사진상 대퇴-경골간 각은 네비게이션군에서 수술 전 평균 7.0°±5.8° (−6.2°–18.1°)였고 수술 후 최종 추시 시 평균 −1.0°±2.9° (−4.5°–4.3°)를 나타내었으며, 고식적 군에서 수술 전 평균 9.9°±4.3° (2.5°–17.9°)였고 수술 후 최종 추시 시 평균 0.2°±2.6° (−3.8°–4.4°)를 나타내었다.

치환물의 위치 변화는 네비게이션군에서 수술 직후 전후면 방사선 사진상 대퇴골 치환물의 외반각(α)은 평균 92.8°±3.0° (88.8°–99.9°), 경골 치환물의 내반각(β)은 평균 91.3°±2.3° (85.2°–94.8°), 측면 사진상 대퇴골 치환물의 굴곡각(γ)은 평균 3.2°±1.9° (0.1°–6.5°), 경골 치환물의 후방 경사각(δ)은 평균 85.4°±1.7° (82.1°–88.9°)로 측정되었다. 최종 추시 시 외반각(α)은 평균 92.6°±3.4° (87.9°–99.3°), 내반각(β)은 평균 90.5°±2.5° (84.8°–95.0°), 굴곡각(γ)은 평균 4.1°±1.9° (0.7°–7.3°), 후방 경사각(δ)은 평균 85.2°±1.6° (81.5°–88.6°)였다. 수술 직후에 비하여 최종 추시 시 굴곡각을(p=0.008) 제외한 치환물의 위치와 정렬에 유의한 변화는 없었으며, 두 시점 사이에 각 삽입물의 외반각(α) (p=0.266), 내반각(β) (p=0.192), 굴곡각(γ) (p=0.008), 후방 경사각(δ) (p=0.172)에서 5° 이상의 큰 차이가 발생한 경우는 없었다. 방사선 투과성선은 총 20예 중 2예(10.0%)에서 관찰되었고 모든 예가 대퇴치환물의 전면부 1구역에서 발생하였다. 방사선 투과성선 점수의 합계는 평균 1점으로 측정되어 의미 있는 정도는 아니었다.

고식적 군에서 수술 직후 전후면 방사선 사진상 대퇴골 치환물의 외반각(α)은 평균 90.3°±2.1° (84.5°–95.4°), 경골 치환물의 내반각(β)은 평균 90.3°±3.4° (84.3°–93.7°), 측면 사진상 대퇴골 치환물의 굴곡각(γ)은 평균 8.8°±5.6° (0.6°–17.0°), 경골 치환물의 후방 경사각(δ)은 평균 85.6°±3.1° (80.6°–93.8°)였고, 최종 추시 시 외반각(α)은 평균 89.0°±3.2° (83.7°–93.8°), 내반각(β)은 평균 90.5°±1.9° (85.3°–93.6°), 굴곡각(γ)은 평균 8.7°±6.1° (0.4°–18.2°), 후방 경사각(δ)은 평균 85.4°±3.2° (83.0°–92.8°)였다. 고식적 군에서는 수술 직후부터 최종 추시 시에 이르기까지 외반각을(p=0.013) 제외한 치환물의 위치와 정렬에 유의한 변화는 없었으며, 각 삽입물의 외반각(α) (p=0.013), 내반각(β) (p=0.473), 굴곡각(γ) (p=0.880), 후방 경사각(δ) (p=0.950)에 있어 5° 이상의 큰 변화는 발생하지 않았다. 방사선 투과성선은 총 20예 중 3예(15.0%)에서 관찰되었으며, 2예에서는 대퇴골에서만 발생하였고, 1예에서 대퇴골과 경골에서 동시에 발생하였다. 대퇴골에서 발생한 경우 치환물의 1구역에서 3예가 발생하였으며, 경골의 경우 시상면상 전방의 1구역에서 1예가 있었다. 방사선 투과성선 점수의 합계는 대퇴부에서 평균 1점이었으며 경골의 경우도 평균 1점이었다.

네비게이션을 이용한 군에서 수술 직후 대퇴 및 경골 삽입물 사이의 거리는 내과에서 5.9±0.8 mm, 외과에서 6.0±0.8 mm로 측정되었으며, 최종 추시 시에는 내과에서 4.5±0.7 mm, 외과에서 4.7±0.9 mm로 측정되었다. 고식적 군에서는 수술 직후 내과에서 7.0±1.4 mm, 외과에서 7.2±1.4 mm로 측정되었으며, 최종 추시 시에는 내과에서 5.1±1.4 mm, 외과에서 5.5±1.3 mm로 측정되었다. 두 군의 수술 직후와 최종 추시 시, 대퇴 및 경골 삽입물의 사이의 거리 변화 정도를 계산한 결과, 네비게이션군에서는 대퇴 및 경골 삽입물 사이의 거리 변화는 내과에서 −1.4±0.6 mm, 외과에서 −1.4±0.7 mm로 측정되었으며, 고식적 군에서는 내과에서 −1.6±1.8 mm, 외과에서 −1.3±1.8 mm로 측정되었고, 두 군 간의 비교통계에서는 유의한 차이는 없었다(p=0.081, p=0.289) (Table 3, 4, 7).