미국 식품의약국(Food and Drug Administration, FDA)에서는 50세 이상의 성인에서 하루 1,500 mg의 칼슘과 400 IU의 비타민 D 섭취를 권장하고, National Institutes of Health guidelines에서는 65세 이상의 성인에서 하루 1,500 mg의 칼슘 섭취를 권장하고 있다.6) National Osteoporosis Foundation은 51세 이상의 여성과 71세 이상의 남성에서 하루 1,200 mg 이상의 칼슘 섭취를 권장하고 있고, 50세 이상의 성인에서 하루 800–1,000 IU 이상의 비타민 D 섭취를 권장하고 있다.7) 동물 실험에서 칼슘 복용이 척추 유합률을 향상시킨다는 보고는 있지만,8) 척추 수술을 받은 환자에서 칼슘 복용이 임상적 결과에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 없다. 하지만 칼슘 및 비타민 약제의 비용이 저렴하고 부작용이 적기 때문에 골 손실을 줄이기 위한 목적으로 복용을 권장하고 있다. 한 연구에 따르면 하루 최소 1,200 mg의 칼슘을 복용하면 척추 골절의 발생률을 낮춘다고 하였고, 비타민 D를 하루 최소 800 IU 같이 복용하면 그 효과가 향상된다고 하였다.9) 그리고 다른 연구에서도 칼슘 단독 복용 또는 비타민 D의 복합 복용이 척추의 골 손실을 감소시킨다고 보고하였다.10)

비타민 D 저하증은 성인에서 40%–90%로 보고될 정도로 아주 흔하고 이는 골다공증 환자에서 골감소와 연관성이 아주 높은 것으로 알려져 있다. 비타민 D 저하증의 위험인자로는 고령, 흡연, 비만, 다른 비타민의 결핍 등이 있으며 비타민 D 저하증은 골절의 위험과 강력한 연관성이 있다. 척추 수술을 받은 환자에서 비타민 D 결핍은 27%까지 보고되고 있다.6)

비타민 D는 골 형성에 중요한 성분으로 한 동물 실험에서 쥐의 난소를 제거하여 폐경 후 골다공증을 유발한 쥐에서 골절을 일으킨 후 비타민 D를 투여하였을 때 대조군에 비해 골 유합이 증가한 것을 확인하였다.11) 또한 Metzger 등12)은 척추 유합술을 시행한 쥐에 비타민 D를 보충하였을 때 유합률이 향상되었다고 보고하였다.

한 인체 연구에서는 척추 협착증 환자에서 감압술 및 유합술을 시행한 후 비타민 D 보충 없이 수술 후 비타민 D 수치가 증가하였다고 했으며 수술 후 25-OH 비타민 D의 수치는 수술 후 결과와 연관성을 보였다고 하였다. 그리고 수술 전 비타민 D의 수치가 낮을수록 수술 후 임상 결과가 좋지 않다고 보고하였다.13) 척수 수술 환자에서 비타민 D 사용의 유용성에 대한 임상적 연구 결과는 아직 없지만 위에서 언급한 여러 논문의 결론을 통해 볼 때 척추 수술 예정인 환자에서 비타민 D 수치를 확인하고 저하되어 있는 경우 이를 적극적으로 교정해 줌으로써 척추 수술 후 양호한 결과를 기대해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

비스포스포네이트와 같은 항-골흡수 제제는 골량을 증가시킬 목적으로 사용되며 골절의 위험을 낮춘다.5) 비스포스포네이트는 2가지 종류로 분류할 수 있다. Alendronate, risedronate, pamidronate, ibadronate와 같은 nitrogen-containing 비스포스포네이트는 파골세포의 farnesyl pyrophosphate synthase를 억제함으로써 파골세포의 골흡수를 방해한다. Tiludronate, clodronate, etidronate와 같은 nonnitrogen-containing 비스포스포네이트는 파골세포의 세포자멸을 유도하여 BMD를 향상시킨다. 비스포스포네이트는 사용약제에 따라 복용 주기가 다양하고 최적의 복용기간에 대해서는 아직 논란이 있다. 일반적으로 BMD의 향상은 골교체를 의미하는 생화학 지표(serum N-terminal propeptide of type I collagen or C-terminal telopeptide)를 통해서 확인하고, 주기적인 BMD 검사 시행은 추천되지 않는다.

척추 유합술에서 비스포스포네이트의 영향에 대한 연구 중 한 동물연구에서는 비스포스포네이트가 골 유합을 방해하고 척추 유합을 지연시킨다고 하였다.14) 최근 40명의 골다공증 환자를 대상으로 한 전향적 무작위 대조 시험 연구에서 alendronate를 사용한 그룹이 사용하지 않은 대조군에 비해 척추 유합술 후 1년째 유합률은 의미있게 증가하였고 케이지의 침강은 의미있게 감소하였다.15)

비스포스포네이트를 장기간 사용하였을 때 대퇴골의 비전형적 전자하골절, 턱뼈의 골괴사, 신장 기능 저하, 심방 세동의 합병증이 발생할 수 있으며 최근 연구에서는 칼슘 대사에도 영향을 주는 것으로 알려져 있다.16) 이러한 위험성 때문에 약제의 사용에 대해 아직 논란이 있다. 또한 골다공증 치료에서 이들 약제의 이상적인 사용기간에 대해 아직 확립된 것이 없기 때문에 적절한 환자를 선택하고 치료 기간도 최소화하여야 한다. 여러 동물 실험과 alendronate를 사용한 무작위 대조 시험 연구에서 척추 수술에 비스포스포네이트 사용이 긍정적 효과를 보일 것으로 기대되나 아직 효과에 대한 근거가 부족한 상황으로 척추 수술 전 이 약제를 사용을 권고하기는 어렵고 앞으로 이와 관련하여 더 많은 연구가 필요하다.

갑상선 호르몬은 혈중 칼슘 농도를 높이는 호르몬으로서 신장에서 칼슘 흡수를 증가시키고 뼈에 작용하여 골흡수를 증가시킨다. 하지만 간헐적으로 작용하였을 때 파골세포보다 골 형성세포를 더 자극하여 최종적으로 골 형성을 유발한다.

동물 실험에서 부갑상선 호르몬의 사용이 골 유합률을 증가시킬 뿐만 아니라 유합의 구조를 더 견고히 하였다고 보고하였다.17)

사람에게 사용될 수 있는 제재로는 두 종류의 재합성 parathyroid hormone (PTH) 유도체가 있으며, 하나는 teriparatide를 상품명으로 사용중인 PTH (1-34)로 골 손실을 예방하는 유일한 anabolic 골다공증 치료제이다. 다른 하나는 고칼슘혈증의 위험성 때문에 아직 FDA 승인을 받지 못한 PTH (1-84)이다. 여러 연구에서 척추 수술과 관련하여 PTH가 비스포스포네이트보다 더 우수하다는 것을 보고하였다.

Ohtori 등18)은 퇴행성 척추전위증으로 유합술을 받은 62명의 환자들을 teriparatide 사용군, risedronate 사용군, 위약군의 3군으로 분류한 다음, 추적 관찰한 결과 다른 2군에서 teriparatide 사용군에 비해 pedicle screw loosening이 2배 많게 발생하였다. 또한 척추 수술 후 유합률에 관해서도 3군을 비교하였는데, 1년 추적 관찰한 결과 teriparatide 사용군에서는 82%에서 골 유합을 보였고, risedronate 사용군은 68%에서 골 유합률을 보였다. Ohtori 등19)은 다른 연구에서 척추 유합술에서 teriparatide를 사용하면 더 짧은 시간에 척추 유합을 보인다고 보고하였다.

Teriparatide의 부작용으로는 오심, 두통, 일시적인 고칼슘혈증 및 고칼슘뇨증 등이 있으나 전반적으로 투여에 큰 문제점은 없다. 쥐를 이용한 동물 실험에서는 teriparatide가 육종의 위험성을 증가시키는 것으로 확인되었지만 인체에 사용된 이래 teriparatide를 7년 동안 경과 관찰하였을 때 육종의 발생을 증가시키지는 않는 것으로 확인되었다.20) 하지만 파젯병을 가지고 있는 환자에서 teriparatide의 사용은 골육종 전환의 가능성이 있기 때문에 사용하지 말아야 한다.21)

Teriparatide는 일반적으로 비스포스포네이트보다 비싸다. 하지만 유럽에서 시행한 연구에 teriparatide를 사용한 군이 약제 미사용군 및 diphosphonate 사용군보다 비용적으로 더 효율적이라고 하였다.22)

Ohtori 등19)이 골다공증 환자에서 척추 수술 전, 후에 teriparatide를 사용하는 것이 수술 후 더 나은 결과를 보여주었지만 이와 비슷한 연구는 아직 없는 것으로 근거가 부족하다. 하지만 teriparatide는 부작용이 적은 약제로 골다공증이 있는 환자에서 척추 수술이 예정되어 있다면 적극적으로 사용하는 것이 현재까지 연구 결과로 보았을 때 추천되는 방법이라 할 수 있다.

에스트로겐은 여성에서 골 형성에 중요한 역할을 하는 호르몬으로서 여성에서 폐경 후 에스트로겐이 인체에 부족해짐에 따라 골 손실이 증가하게 되는데 이때 에스트로겐 호르몬을 보충해주면 골 대사를 감소시켜 골 손실을 줄일 수 있다.

에스트로겐과 선택적 에스트로겐 수용체 조절제(selective estrogen receptor modulators, SERMs)는 골 조직에서 골 형성을 자극하여 골량을 증가시키는 약제로서 대조군과 비교하여 척추 골절의 빈도를 의미있게 감소시킨다.6) 하지만 에스트로겐은 유방암, 자궁내막암과 같이 에스트로겐과 관련 있는 암의 재발 위험을 높이고 심혈관계 부작용으로 인해 골다공증에 1차 치료제로 사용되지 않는다. 에스트로겐과 달리 SERMs은 골 조직에만 선택적으로 작용하여 골조직에서 골 형성 세포에 작용하기 때문에 에스트로겐 단독 사용하였을 때 발생할 수 있는 합병증의 위험성이 낮다. 하지만 정맥혈전증의 합병증 가능성 때문에 이 약제 역시 1차 치료제로는 사용하지 않는다. Raloxifene는 2007년 미국 FDA 승인을 받은 약제로 BMD를 호전시켜 주었으며, 임상에서 성공적으로 사용되고 있다.6) SERMs의 사용으로 약 40% 정도 척추 골절의 빈도를 감소시킬 수 있다고 하였지만,18) 비스포스포네이트보다 골절의 예방에 있어서 효과적이지는 않다.6)

척추 수술과 관련하여 에스트로겐과 SERMs의 사용에 대한 동물 실험 및 임상연구는 아직 없어 골다공증 환자에서 척추 수술 전, 후 사용의 근거가 희박하다. 또한 이 약제들이 가지고 있는 심각한 부작용을 고려하였을 때 척수 수술 환자에서 사용하는 것은 권유되지 않는다.

Denosumab은 골다공증 치료제 중 FDA 승인을 받은 유일한 단일클론항체로 receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand 수용체를 차단함으로써 파골세포의 골흡수를 억제하는 기전으로 골다공증 치료에 사용된다.

이 약제는 매 6개월마다 피하층 주사로 투여하고, 골 대사의 혈청지표를 통해 그 효과를 확인한다. Denosumab은 임상실험에서 폐경기 여성에서 골 대사의 혈청 지표를 감소시키고 BMD를 증가시키는 것으로 확인되었다. 24–48개월 사용 후 denosumab 사용군과 대조군을 비교하였을 때 사용군에서 BMD가 6.5%–11% 향상되었다.23) 그리고 3년 동안 3,933명의 denosumab 사용군과 3,935명의 위약 사용군을 비교하였을 때 68%의 척추 골절 위험도를 감소시켰다.24) 또한 비스포스포네이트 약제에 반응하지 않는 골다공증 환자들에게 이 약제를 투여하였을 때 BMD가 유의미하게 증가하였다.25)

비스포스포네이트와 달리 만성 신부전 환자에서도 안전하게 사용할 수 있는 장점이 있지만 비스포스포네이트와 비슷하게 장기간 사용 시에 턱뼈의 골괴사와 비전형적 전자하 골절의 합병증이 발생할 수 있다.18) Denosumab 사용과 척추 수술 결과에 관한 연구는 아직 없다. 따라서 척수 수술 전 골다공증 치료제로 denosumab을 사용하는 것은 아직 권고되고 있지 않고 denosumab과 척추 수술 후 결과에 관해 추후 더 많은 연구가 필요하다.

칼시토닌은 척추 압박 골절에서 통증 조절에 효과가 있는 것으로 밝혀짐으로써 주로 통증 조절을 위해 사용되는 약제이다.26) American Academy of Orthopaedic Surgeons guidelines에 따르면 증상이 있는 척추 압박 골절에 통증 조절을 위해서 4주간 사용할 것을 권고한다. 하지만 칼시토닌의 사용은 암 발생의 위험성이 있기 때문에 골다공증 치료에 1차 약제로 사용되지 않는다.27)

동물 실험에서 척추 유합술 후 칼시토닌이 유합을 향상시킨다는 보고도 있으나,28) 다른 동물 실험에는 대조군과 차이가 없다고 보고하여17) 척추 수술에서 칼시토닌 사용에 대해 확립된 근거는 없다.