무릎 관절 연골 손상의 수술적 치료

미세골절술

 연골 결손 부위는 뼈가 노출되는데, 노출된 뼈에 송곳 모양의 특수한 기구를 사용하여 여러 개의 구멍을 뚫으면 골수에 있는 피가 나오게 되고, 이 피 속에는 연골을 만들 수 있는 세포가 있어 결손 부위에 연골이 생성되게 됩니다. 수술 후 약8~12주가 지나면 서서히 결손 부위를 채우는 연골 조직이 형성되는 것을 관찰할 수 있습니다. 이 때 형성되는 연골 조직은 원래 관절 연골을 이루는 초자연골은 아니며, 주로 섬유연골 즉, 초자연골과 비슷하게 보이지만 실제로는 초자연골과는 다른 종류의 더 약한 연골이 만들어집니다.

 따라서, 부드럽게 움직이는 것과 기계적인 내구성에는 관절연골보다는 약한 조직으로 대체되게 됩니다. 양호한 연골 재생을 위해서 체중부하는 병변을 압박하게 되므로 일정기간 체중 부하를 제한하게 됩니다. 무릎을 구부리고 펴는 운동은 술 후2~4주가 지나면 보통 시행할 수 있으며, 병변의 위치 등을 고려하여 수술 집도의의 판단에 따라 더 일찍 시작하는 경우도 있습니다. 이 수술의 장점은 수술 시간이 짧으며, 수술 비용 부담이 적다는 점입니다. 

 추가적인 피부 절개가 필요하지 않고 대개 관절경만으로 수술이 가능하기 때문에 술 후 재활이나 미용적인 측면에서도 장점이 있습니다. 하지만, 재생되는 연골의 질이 떨어지며, 재생되는 정도가 항상 일정하지 않고 주변 관절연골과 다른 높이로 재생되는 경우가 있으며, 때로는 재생이 불량한 부위가 발생하는 점 등이 있습니다. 또한 관절연골 손상이 부분적인 아닌 비교적 넓게 전체적으로 마모된 퇴행성 골관절염의 경우에는 좋은 효과를 기대하기 어렵습니다.

 종합하면, 수술의 결과가 좀 불확실한 측면이 있으나, 피부 절개가 작고, 1회의 수술로 치료하며, 비용이 많이 들지 않는 것이 장점인 수술방법이라 하겠습니다.

그림1-1: 관절연골결손 부위로 관절연골이 손상되어 연골밑에 뼈가 노출되어 있어 미세골절술 시행 직후의 관절경 소견

그림1-2: 미세골절술후 섬유연골이 생성된 관절경 소견 

자가 골연골 이식술

 무릎 관절의 앞쪽과 중앙 부위는 관절연골로 덮여 있지만, 체중을 부하하는 데는 크게 역할을 하지 않는 곳들이 있습니다. 이런 부위에서 지름4~9mm, 길이10~20 mm 의 원기둥 모양의 연골이 붙어 있는 뼈를 연골과 함께 채취합니다. 그리고, 관절연골 결손 부위에 같은 크기의 원기둥이 들어갈 자리를 만들고, 이곳에 이미 채취한 골연골 이식물을 삽입하는 방법입니다. 

 쉽게 말해 우리 몸에서 힘을 받지 않는 곳의 관절의 뼈와 관절연골의 일부를 떼어다가 힘 받는 부분의 연골 결손 부분을 매꿔주는 수술방법입니다. 시간이 지나면 이식물이 결손 부위의 조직과 유합하게 되고, 결손 부위를 채워 역할을 하게 됩니다. 대개 병변의 크기가2 X 2 cm 미만일 때에는 이 방법으로 병변을 메꿀 수 있지만, 이보다 큰 병변의 경우에는 채취할 연골이 부족하게 되어 이 방법을 사용할 수 없게 됩니다.

 수술은 대개5 cm 가량의 절개를 이용해서 하게 되며 병변의 위치가 관절경으로 접근이 쉽거나, 크기가 작은 경우는 관절경만을 사용해서 할 수도 있습니다. 술 후 이식물이 주변 조직과 유합할 때까지는 체중 부하를 삼가해야 하므로, 수술 후 약4~6주간 목발을 사용하게 되며 무릎을 구부리고 펴는 운동은 술 후 약1~2주에 시행하게 됩니다.  

 이 방법은 원래 초자연골로 덮인 자가 이식물을 사용하기 때문에 결손 부위를 대부분 물리적 성질이 우수한 본래의 초자 연골로 채울 수 있는 장점이 있습니다. 또한1회의 수술로 치료할 수 있는 것도 장점입니다. 하지만, 원기둥 모양의 이식물 사이사이는 역시 물리적 성질이 떨어지는 섬유연골로 재생되는 점이 있고, 체중 부하 부위는 아니지만 이식물 채취 부위에 생기는 결손이 결국 섬유연골로 재생되어 추후 문제의 소지가 있다는 점, 그리고, 병변의 크기가 큰 경우에는 이식물 채취 부위의 한계가 있어 사용할 수 없다는 점 등이 단점입니다.

 또한 성장판이 열려 있는 성장기의 아동의 경우 이식물을 채취하다가 성장판을 다칠 수 있으므로 사용에 제한이 있다는 점도 있습니다. 그리고, 이 방법 역시 관절연골이 전체적으로 마모된 퇴행성 골관절염의 경우는 사용하기에 적절하지 않은 방법입니다. 대부분45~50세 미만의 환자에게 효과적인 방법이며, 고령의 환자에서는 좋은 효과를 기대하기 어려운 것으로 보고되고 있습니다. 이식물의 채취와 이전술에 특수한 수술기구가 필요하므로 미세골절술보다 비용은 좀 더 들게되나 적절한 적응증에서는 효과와 회복시간적 측면에서 효과적인 치료법이기도 합니다. 

자가연골세포이식술

 앞서 기술한 것처럼, 우리 몸의 관절 중에는 체중을 부하하지 않는 부분이 있습니다. 이 부위에서 소량의 관절연골을 채취한 뒤, 연골세포를 실험실에서 분리한 다음4~6주간 배양하여 충분한 연골세포의 양을 늘린 후에 2차 수술을 시행하여 결손 부위를 적절히 처리한 다음, 배양한 연골세포를 주입하고, 그 표면을 골막 등으로 촘촘히 봉합하여 주입한 세포가 흘러나오지 않게 처리합니다. 2차 수술 후8~12주가 지나면 결손 부위를 채우는 연골조직이 형성되게 됩니다. 

 이 때 생기는 연골조직은 기계적 성질이 비교적 우수한 섬유-초자연골 복합체입니다. 술 후8~12주 정도 목발을 이용하여 체중 부하를 피해야 하며, 같은 기간 동안 무릎을 구부리고 펴는 굴신 운동을 많은 시간 동안 열심히 해야 주변 연골 조직과 같이 고른 표면이 재생되도록 할 수 있습니다. 이 시술의 장점으로는 실험실 연골세포 배양을 통해 연골세포의 수를 많이 늘릴 수 있기 때문에, 크기가 큰 병변에서도 사용할 수 있다는 점, 미세골절술에 비해 비교적 일정한 정도의 관절연골이 재생된다는 것입니다. 그러나2차에 걸친 수술이 필요한 점, 완전한 초자연골이 생성되기 어렵다는 점이 단점이며, 또한 전체적으로 마모된 퇴행성 관절염이나50세 이상의 환자에서는 좋은 효과를 보기 어려운 것으로 보고되고 있습니다. 2번의 시술과 자가연골세포의 실험실 배양으로 인해 미세골절술보다는 많은 비용이 요구되는 시술이나, 우리나라의 국민의료보험기준에 부합되는 경우에는 큰 비용이 추가되지는 않습니다.

그림2-1: 대퇴골 관절 연골결손 부위로 연골이 손상된 관절경 소견 

그림2-2: 자가 연골세포 이식술후 섬유-초자연골 복합체가 생성된 관절경 소견

줄기세포를 이용한 치료

 최근에 와서 여러 가지 세포로의 분화 능력이 있는 줄기세포를 이용한 치료 방법이 연구되었고, 발달을 거듭하여 조금씩 임상적으로도 사용되고 있습니다. 줄기세포는 골수, 지방, 근육, 제대혈 등 신체의 여러 조직에 분포하고 있으며, 여기서 줄기세포를 분리하여 이 세포가 연골 세포로 될 수 있게 처리하여 사용하고 있습니다. 

 이러한 여러 가지 조직에서 체취한 줄기세포를 다양한 첨가물을 사용하여 연골 세포가 잘 자리잡을 수 있도록 매우 다양한 조합이 연구되고 있으며, 그 중 일부 방법이 사용되고 있습니다. 하지만, 앞서 기술한3 가지 방법보다 우월한 것으로 증명된 줄기세포를 이용한 치료는 아직 보고되고 있지 않으며, 추후 발전 가능성이 있는 분야로 미래의 연구 방향 중 하나가 될 것으로 생각됩니다.

현재 국내에서 사용 되고 있는 줄기세포 치료법에 대해 간단히 정리하면

• 우리나라에서 임상적 사용이 허가된 줄기세포 치료술로는 자가 골수 줄기세포(Autologous Bone Marrow derived Mesenchymal stem cell) 치료술과 동종 제대혈 유래 줄기세포(Allogenic Umbilical cord blood derived Mesenchyma stem cell) 치료제가 있으며, 단순한 줄기세포 관절내 주입은 그 효과가 입증되지 않아 사용을 불허 하고 있습니다.

• 현재 허가된 자가 골수 줄기세포 치료술의 적응증은1) 15세이상, 50세 이하의 연령층, 2) 외상, 박리성 골염골염으로 인한 연골손상 (중증도 Grade III-IV), 3) 최대 연골 손상의 크기2~10cm² 동종 제대혈 유래 줄기세포 치료술의 적응증은 퇴행성 또는 반복적 외상으로 인한 골관절염환자 (중증도Grade IV)로 되어 있습니다

• 줄기세포를 이용한 수술 시 유의해야 할 점은 환자의 나이, 연골 결손 부위 및 크기 뿐만 아니라, 슬관절의 다른 동반된 병변 즉, 인대 손상(ligament insufficiency), 반월연골판 손상(meniscus injury), 대퇴-경골 정렬이상(tibiofemoral malalignment), 슬개-대퇴 비정상활주(Patellofemoral maltracking)등을 고려하여야 하며, 이러한 문제들이 해결 되지 않으면 성공적인 줄기세포 치료를 기대 할 수 없습니다.