뉴스 - 어깨 관절 치환술의 역사

인공 어깨 관절 치환술의 개념은 1891년 테미스토클레스 글루크(Themistocles Gluck)에 의해 처음 제안되었습니다. 그가 함께 언급하고 설계한 인공 관절에는 고관절, 손목 관절 등이 포함됩니다. 최초의 어깨 관절 치환술은 1893년 프랑스 외과의사 쥘 에밀 페앙(Jules Emile Péan)이 파리의 국제병원(Hôpital International)에서 관절 및 뼈 결핵을 앓고 있는 37세 환자에게 시행했습니다. 이는 최초로 기록된 어깨 관절 성형술입니다. 보철물은 파리의 치과의사 J. 포터 마이클스(J. Porter Michaels)가 제작했으며, 상완골은줄기이 보철물은 백금 금속으로 만들어졌으며, 파라핀 코팅된 고무 헤드에 와이어로 연결되어 고정형 임플란트를 형성했습니다. 환자의 초기 결과는 만족스러웠지만, 결핵이 여러 차례 재발하여 결국 2년 만에 제거되었습니다. 이는 인간에게 시도된 최초의 인공 어깨 관절 치환술입니다.

1951년, 프레데릭 크루거는 비타민으로 만들어지고 시체의 상완골 근위부를 본떠 만든 해부학적으로 더 적합한 어깨 보철물을 사용했다고 보고했습니다. 이 보철물은 상완골두 괴사증을 앓는 젊은 환자를 치료하는 데 성공적으로 사용되었습니다.

하지만 진정한 현대식 어깨 관절 치환술은 어깨 분야의 권위자인 찰스 니어(Charles Neer)에 의해 설계 및 개발되었습니다. 1953년, 니어는 상완골 근위부 골절에 대한 수술적 치료 결과가 만족스럽지 못하다는 점을 해결하기 위해 상완골두 골절용 해부학적 근위부 상완골 보철물을 개발했으며, 이후 20년 동안 2세대와 3세대 보철물이 차례로 설계되면서 여러 차례 개선되었습니다.

1970년대 초, 심각한 회전근개 기능 장애 환자의 어깨 관절 치환술 문제를 해결하기 위해 Neer는 역행성 어깨 관절 성형술(RTSA) 개념을 처음 제안했지만, 관절와 구성요소의 조기 실패로 인해 이 개념은 이후 폐기되었습니다. 1985년, Paul Grammont는 Neer가 제안한 개념을 개선하여 회전 중심을 내측 및 원위부로 이동시키고 삼각근의 모멘트 팔과 장력을 조절함으로써 회전근개 기능 상실 문제를 완벽하게 해결했습니다.

어깨를 관통하는 의수 설계 원칙

역행성 어깨 관절 성형술(RTSA)은 자연 어깨의 해부학적 관계를 반전시켜 어깨 안정성을 회복하는 수술법입니다. RTSA는 관절와 쪽을 볼록하게, 상완골두 쪽을 오목하게 만들어 지렛대 역할을 하는 회전 중심(CoR)을 형성합니다. 이 지렛대의 생체역학적 기능은 삼각근이 수축하여 상완을 외전시킬 때 상완골두가 위쪽으로 움직이는 것을 방지하는 것입니다. RTSA의 특징은 인공 어깨 관절의 회전 중심과 자연 어깨에 대한 상완골두의 위치가 안쪽 및 아래쪽으로 이동한다는 점입니다. RTSA 보철물의 디자인은 다양하며, 상완골두는 아래쪽으로 25~40mm, 안쪽으로 5~20mm 이동합니다.

인체의 자연스러운 어깨 관절과 비교했을 때, 내측으로 무게중심을 이동시키는 방식의 명백한 장점은 삼각근의 외전 모멘트 팔이 10mm에서 30mm로 증가한다는 점입니다. 이는 삼각근의 외전 효율을 향상시키고, 동일한 토크를 발생시키는 데 필요한 근력을 줄여줍니다. 또한, 이러한 특징 덕분에 상완골두의 외전은 더 이상 회전근개 전체의 하강 기능에만 전적으로 의존하지 않게 됩니다.

이것이 RTSA의 설계 및 생체역학인데, 다소 지루하고 이해하기 어려울 수 있습니다. 더 간단하게 이해할 수 있는 방법이 있을까요? 네, 있습니다.

첫 번째는 RTSA의 설계입니다. 인체 각 관절의 특징을 자세히 관찰하면 몇 가지 규칙을 찾을 수 있습니다. 인체 관절은 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 어깨와 고관절처럼 몸통에 가까운 관절로, 근위단은 "컵" 모양이고 원위단은 "볼" 모양입니다.

다른 유형은 다음과 같은 원위 관절입니다.무릎팔꿈치는 근위부가 "공" 모양이고 원위부가 "컵" 모양입니다.

초창기 인공 어깨 관절 보철물을 설계할 때 의료계 선구자들이 채택한 계획은 자연 어깨의 해부학적 구조를 최대한 복원하는 것이었으므로, 모든 설계는 근위부를 "컵" 모양으로, 원위부를 "볼" 모양으로 만들었습니다. 일부 연구자들은 관절의 안정성을 높이기 위해 인간의 어깨 관절과 유사하게 "컵" 부분을 의도적으로 더 크고 깊게 설계하기도 했습니다.고관절하지만 안정성을 높이는 것이 오히려 실패율을 높이는 것으로 밝혀지면서 이 설계는 빠르게 포기되었습니다. 반면 RTSA는 자연 어깨의 해부학적 특징을 뒤집어 "공"과 "컵"을 반전시켜 원래의 "고관절"을 "팔꿈치"나 "무릎"처럼 만들었습니다. 이러한 획기적인 변화는 인공 어깨 관절 치환술의 많은 어려움과 의구심을 해소했으며, 많은 경우 장단기 효과를 크게 향상시켰습니다.

마찬가지로, RTSA의 설계는 회전 중심을 이동시켜 삼각근 외전 효율을 높이도록 되어 있는데, 이 또한 다소 생소하게 들릴 수 있습니다. 어깨 관절을 시소에 비유하면 쉽게 이해할 수 있습니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, A 방향(삼각근 수축력)에 동일한 토크를 가했을 때, 받침점과 시작 위치가 바뀌면 B 방향으로 더 큰 토크(상완 외전력)가 발생한다는 것을 알 수 있습니다.

RTSA의 회전 중심 변화는 유사한 효과를 가져와 불안정한 어깨가 회전근개 하강 없이 외전을 시작할 수 있도록 합니다. 아르키메데스가 말했듯이, "받침대만 있으면 지구 전체를 움직일 수 있다!"

RTSA의 적응증 및 금기사항

RTSA의 전형적인 적응증은 회전근개 파열 관절병증(CTA)으로, 골관절염을 동반한 거대 회전근개 파열이 특징이며, 일반적으로 상완골두의 상방 전위가 나타나 관절와, 견봉 및 상완골두의 지속적인 퇴행성 변화를 초래합니다. 상완골두의 상방 전위는 회전근개 기능 장애 후 삼각근의 작용 하에서 불균형적인 힘의 쌍에 의해 발생합니다. CTA는 고령 여성에게 더 흔하며, 전형적인 "가성마비"가 나타날 수 있습니다.

지난 20년간 어깨 관절 성형술, 특히 역행성 어깨 관절 성형술(RTSA)의 사용이 크게 증가했습니다. RTSA의 초기 성공적인 결과, 지속적인 수술 기법의 발전, 그리고 숙련된 시술자의 적용을 바탕으로 RTSA의 초기 제한적 적응증이 확대되었으며, 현재 시행되는 대부분의 어깨 관절 성형술은 RTSA입니다.

예를 들어, 과거에는 회전근개 파열이 없는 어깨 골관절염 환자에게 해부학적 전관절 치환술(ATSA)이 선호되었지만, 최근에는 이러한 견해를 가진 사람들이 점차 줄어드는 추세입니다. 이러한 추세에는 다음과 같은 이유가 있습니다. 첫째, ATSA를 받는 환자의 최대 10%는 이미 회전근개 파열을 동반하고 있습니다. 둘째, 특히 고령 환자의 경우 회전근개의 구조적 완전성과 기능적 완전성이 모두 확보되지 않은 경우가 있습니다. 마지막으로, 수술 당시 회전근개가 온전하더라도 나이가 들면서, 특히 ATSA 시술 후에는 회전근개 퇴행이 발생하며, 회전근개 기능에 대한 불확실성이 매우 큽니다. 이러한 현상은 주로 70세 이상의 고령 환자에게서 나타납니다. 따라서 순수 어깨 골관절염 환자에게는 역관절 치환술(RTSA)을 선택하는 외과의들이 점점 늘어나고 있습니다. 이러한 상황으로 인해 회전근개가 온전한 골관절염 환자의 경우에도 나이만을 기준으로 RTSA가 첫 번째 선택이 될 수 있다는 새로운 생각이 생겨났습니다.

마찬가지로, 과거에는 골관절염이 없는 광범위 회전근개 파열(MRCT)의 경우 견봉하 감압술, 부분 회전근개 재건술, 중국식 수술법, 상부 관절낭 재건술 등의 대안적 방법들이 사용되었지만 성공률은 다양했습니다. 다양한 상황에서 역행성 견관절 전치환술(RTSA)의 숙련도와 성공적인 적용 사례를 바탕으로, 최근에는 단순 광범위 회전근개 파열에도 RTSA를 시도하는 의사가 늘어나고 있으며, 10년 임플란트 생존율이 90% 이상으로 매우 높은 성공률을 보이고 있습니다.

요약하자면, CTA 외에도 현재 확대된 RTSA 적응증에는 염증성 골관절병증이 없는 광범위하고 복구 불가능한 회전근개 파열, 종양, 급성 골절, 외상 후 관절염, 골 결손 또는 심하게 변형된 관절, 염증 및 재발성 어깨 탈구가 포함됩니다.

역행성 견관절 전치환술(RTSA)의 금기 사항은 많지 않습니다. 감염과 같은 인공관절 치환술의 일반적인 금기 사항 외에도, 삼각근 기능 부전은 RTSA의 절대적 금기 사항입니다. 또한, 상완골 근위부 골절의 경우 개방 골절 및 상완신경총 손상도 금기 사항으로 고려해야 하며, 액와신경 단독 손상은 상대적 금기 사항으로 고려해야 합니다.

수술 후 관리 및 재활

수술 후 재활의 원칙:

환자들이 재활에 대한 열정을 갖도록 유도하고, 환자들이 현실적인 기대치를 갖도록 설정해야 합니다.

통증과 염증을 줄이고 회복 중인 조직을 보호하지만, 일반적으로 견갑하근은 보호할 필요가 없습니다.

어깨 관절의 전방 탈구는 과신전, 내전 및 내회전, 또는 외전 및 외회전의 끝 자세에서 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 수술 후 4~6주 동안은 백핸드와 같은 동작을 피해야 합니다. 이러한 자세는 탈구 위험이 있습니다.

수술 후 4~6주가 지난 후에도 위와 같은 동작이나 자세를 시작하기 전에 반드시 담당 외과의사와 상의하고 허락을 받아야 합니다.

수술 후 재활 운동은 처음에는 체중 부하 없이, 그 다음에는 체중 부하를 하면서, 처음에는 저항 없이, 그 다음에는 저항을 이용해서, 처음에는 수동적으로, 그 다음에는 능동적으로 실시해야 합니다.

현재 엄격하고 통일된 재활 기준이 없으며, 연구자마다 재활 계획에 큰 차이가 있습니다.

환자의 일상생활 활동(ADL) 전략(0-6주):