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Treatment of Freiberg’s Disease Using the Shortening Effect of the Modified Weil Osteotomy
J Korean Foot Ankle Soc 2021;25:165-170
Published online December 15, 2021;  https://doi.org/10.14193/jkfas.2021.25.4.165
© 2021 Korean Foot and Ankle Society

Tae-Hoon Lee, Yeong-Hyeon Lee, Gil-Yeong Ahn, Il-Hyun Nam, Kyung-Jin Lee, Sang-Won Woo

Department of Orthopedic Surgery, Pohang St. Mary’s Hospital, Pohang, Korea
Correspondence to: Yeong-Hyeon Lee
Department of Orthopedic Surgery, Pohang St. Mary’s Hospital, 17 Daejamdonggil, Nam-gu, Pohang 37661, Korea
Tel: 82-54-272-0151, Fax: 82-54-260-8010, E-mail: scarpel@ymail.com
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2841-9095
Received September 28, 2021; Revised October 22, 2021; Accepted October 28, 2021.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
Purpose: This study sought to evaluate the clinical effectiveness of the shortening effect of the modified Weil osteotomy for the treatment of Freiberg’s disease.
Materials and Methods: We reviewed 21 cases treated with the modified Weil osteotomy for Freiberg’s disease from November 2005 to June 2019. The average follow-up period was 32.5 months and the mean age of the patients was 38.3 years. The clinical results were analyzed using the American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS) lesser metatarsophalangeal-interphalangeal scale, the visual analogue scale (VAS), and the range of motion (ROM) of the metatarsophalangeal joint. In the radiologic evaluation, the length of preoperative and postoperative metatarsal shortening was compared.
Results: The average AOFAS lesser metatarsophalangeal-interphalangeal scale showed an improvement from 60.5 preoperatively to 90.9 at the latest follow-up. VAS showed a decrease from 5.4 preoperatively to 0.9 at the latest follow-up. ROM of the affected metatarsophalangeal joint increased from 40.2 degrees preoperatively to 58.6 degrees at the latest follow-up. The mean length of metatarsal shortening was 6.7 mm. There was no transfer metatarsalgia, osteonecrosis, and definite joint space narrowing.
Conclusion: Modified Weil osteotomy with second layer cutting is an effective treatment option to restore the joint surface and painless joint motion for patients with Freiberg’s disease.
Keywords : Freiberg’s disease, Modified Weil osteotomy, Shortening
서 론

Freiberg병은 중족골두에 발생하는 골연골증으로 주로 제 2중족골두에서 발생하며, 제 3, 4중족골두에서도 드물게 발생한다.1)

발생 원인은 명확히 밝혀지지 않았지만 외상, 반복되는 스트레스에 의한 미세골절, 혈행장애,2) 중족골의 길이,3) 체중부하 시 생역학적인 요인4,5) 등이 복합적으로 작용하는 것으로 추정하고 있다.

보존적인 요법으로 실패한 경우에는 수술적 치료를 시행할 수 있으며 수술적 치료로는 중심감압술,6) 관절절제술, 연골 제거술,7) 골연골 이식술,8) 중족골 절골술,9-12) 관절성형술,13) 관절치환술14) 등 다양한 방법들이 소개되었다.

그중 중족골 절골술은 여러 저자들에 의해 양호한 결과를 얻었으며, 배측 쐐기절골술을 통해 비교적 양호한 족저면의 연골을 배측으로 이동시켜 관절면을 회복시키고, 중족골의 단축을 통해 중족골두와 중족지간 관절의 압력을 감소시키는 것을 목적으로 한다.15,16)

저자들은 Weil 절골술을 사용하여 이환된 중족골두의 병소 부위를 절제하고, 중족골의 충분한 길이 단축 효과와 나사못을 통한 견고한 고정을 확보함으로써 술 후 조기에 관절운동 및 조기 보행을 시키며 Freiberg병을 치료한 결과를 분석하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

2005년 11월부터 2019년 6월까지 전족부 중족골두의 동통 및 단순 방사선 검사상 중족골두의 괴사 소견이 발견되어 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)을 통해 Freiberg병으로 진단받은 24예의 환자 중 Weil 절골술을 시행한 후 2년 이상 추시 관찰이 가능하였던 환자 21예를 대상으로 후향적 연구를 시행하였다. 전례에서 MRI 검사를 시행하였으며 MRI 검사상 T1 및 T2영상에서 이환된 중족골두의 원위 배측 부위에 관절 표면을 포함한 연골하골에 낭종, 함몰 소견, 분리된 골편, 또는 2차성 퇴행성 관절염의 소견 등을 확인하였다(Fig. 1).

Figure 1. (A, B) T2-weighted magnetic resonance images show a high signal intensity lesion at the distal articular surface of the dorsum of the second metatarsal head with subchondral collapse.

21예 중 여성이 18예였고, 평균 연령은 38.3세였다. 추시 기간은 24~125개월로 평균 32.5개월이었다.

문진상 1예에서 10년 전 전족부 골절을 포함한 외상의 과거력이 있다고 하였으며, 수술은 증상 발현 후 평균 15개월 후에 진행되었고 전례에서 제 2중족골두의 족배부에 병변이 확인되었다. 대상 중 3예에서 무지외반증이 동반되어 있었다.

본 연구는 포항성모병원 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board)로부터 승인을 받아 시행하였다(IRB no. 0749-210923-HR-052-01).

2. 수술 방법

수술은 전신 마취 또는 척추 마취하에 대퇴부 지혈대를 착용하고 시행하였다. 제 2, 3중족지간 배측에서 종으로 피부 절개를 가하였으며 제 2장족지 신전건과 제 2단족지 신전건을 노출시킨 후 그 사이를 절개하여 관절 및 골두를 노출시켰다.

그 후 제 2중족지간 관절을 족저 굴곡한 다음 중족지간 관절의 양측 측부 인대를 유리시켜 골두를 탈구시키고 기구를 이용하여 족저판(plantar plate)을 충분히 유리시켜 골두가 완전히 노출되게 하였으며, 노출된 골두에 육안으로 Smillie 분류17)를 시행하고 관절 내 유리체와 골극을 제거하였다.

중족골두의 관절면에서 배측의 병변을 확인하고(Fig. 2) 족저면의 정상 연골변연부에서 시작하여 족저면과 평행한 1차 절골을 횡으로 시행하였으며(Fig. 3A) 병변의 배측 경계에서 추가적인 쐐기모양의 절골을 시행하여 병변을 완전히 제거하였다(Fig. 3B). 이후 족저부 원위 골편이 외압이 가해지지 않은 상태에서 주위 연부조직의 긴장에 의해 자연스럽게 근위부로 이동되게 하여 근위골편과 중첩되면서 근위골편의 중족골 경부가 원위 골두 골편의 관절면 밖으로 돌출된 부위를 제거하였다(Fig. 3C). 이때 제거되고 남은 근위부 골편은 두꺼워져 있는 상태이므로 원위 골두 골편을 그대로 근위 절골면에 고정시켰을 경우 골두가 족저부로 이동하는 효과가 나타나게 된다. 때문에 이를 방지하고 적절한 골두의 상승을 유도하며 견고한 고정면을 만들기 위해서 중족골 근위 골편의 절골면에서 지면과 평행에 가깝게 2차 절골(second layer cutting)을 시행하였다(Fig. 3D). 절골을 시행한 이후 견고한 고정을 위해 Twist-Off® 나사못(Depuy S.A., Lyon, France)을 사용하여 고정하였다(Fig. 3E).

Figure 2. (A) Longitudinal skin incision was made through adjacent metatarsal, and the joint was exposed between extensor digitorum longus tendon and extensor digitorum brevis tendon. (B) After wedge osteotomy, the lesion was completely removed. (C) This photography shows the resected dorsal lesion.

Figure 3. (A) The 1st osteotomy was made at the lower margin of the lesion, through the head to the neck of metatarsal bone nearly horizontal to the plantar surface. (B) At the upper margin of the dorsal lesion, the second osteotomy was made and the wedge shape lesion (shaded area) was removed (curved arrow). Also, the unconstrained distal fragment was moved to the proximally (straight arrow). (C) The unconstrained head fragment was migrated to the proximal until the soft tissue tension was relaxed enough, and the overlapping area (shaded area) was resected at the level of proximally migrated cutting margin of the articular surface (curved arrow). (D) After resecting the overlapping area, the head fragment was moved to proximal and downward. To elevate the head and to obtain wide and stable osteotomy surface, the second layer cutting was done. (E) Using twist off screw, two osteotomized fragments were fixed securely. The shortened metatarsal bone and elevated metatarsal head was seen.

술 후 창상 치료 시 반창고와 탄력 붕대를 사용하여 제 2중족지간 관절이 족저 굴곡 상태로 유지될 수 있도록 고정하였으며 술 후 1주 후부터 heel support shoe를 착용 시켜 체중부하 보행을 허용하였다. 동시에 중족지간 관절의 테이핑 및 수동적 관절 운동을 교육해 하루 2~3 차례씩 자발적으로 시행하도록 하였다. Heel support shoe 이용과 부종 방지를 위해 탄력 붕대를 사용하는 압박은 술 후 8주간 유지하였다.

3. 평가 방법

수술 전과 수술 후, 4주, 3개월, 6개월, 12개월 및 24개월에 체중부하 상태로 족부 전후방 및 사면 방사선 사진을 확인하여 제 2중족골의 길이 변화, 관절 간격, 골유합 상태 등을 관찰하였다(Fig. 4). 술 전 및 최종 추시에서의 visual analogue scale (VAS) 점수, American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS) 전족부 점수, 제 2중족지간 관절의 능동적 운동범위, 합병증 등을 조사하였으며 주관적 만족도를 excellent, very good, good, fair, poor의 5단계로 평가하였다.

Figure 4. (A, B) Six months later after Weil osteotomy, congruent joint and well-shaped metatarsal head was seen.

통계적 분석법은 IBM SPSS (version 19.0; IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하여 수술 전·후 결과 비교 방법으로 paired t-test를 사용하였고, p-value는 0.05 이하를 통계적 유의성이 있다고 평가하였다.

결 과

전례에서 제 2중족골두에 병변이 있었으며, 평균 나이는 38.3세, 평균 추시 기간은 32.5개월이었다. 수술 중 확인 한 Smillie 분류상 stage 1이 1예, stage 2가 6예, stage 3이 7예, stage 4가 5예, stage 5가 2예였다.

방사선 검사로 골유합을 확인하였으며 골유합 기간은 평균 7.6주로 나타났다. 술 전 및 술 후 방사선 사진상에서 중족골의 단축은 평균 6.7 mm (5.8~10.4 mm; p=0.021)였다.

술 전 및 최종 추시에서 시행한 VAS score는 술 전 평균 5.4에서 최종 추시 시 0.9로 감소하였으며(p=0.017), AOFAS 전족부 점수는 술 전 평균 60.5점에서 최종 추시 시 90.9점으로 호전되었다(p=0.007). 제 2중족지간 관절의 운동 범위는 능동적 관절 운동을 기준으로 하였으며 술 전 평균 40.2도에서 최종 추시 시 평균 58.6도로 증가하였다(p=0.032; Table 1).

Table 1 . Demographic Data

VariableValue
Sex (male/female)3/18
Age (yr)38.3 (18~67)
F/U period (mo)32.5 (24~125)
VAS score
Preoperative5.4 (3~7)
Last F/U0.9 (0~3)
AOFAS score
Preoperative60.5 (39~82)
Last F/U90.9 (85~100)
ROM of 2nd MPJ (degree)
Preoperative40.2 (25~70)
Last F/U58.6 (35~75)
Shortening length (mm)6.7 (5.8~10.4)

Values are presented as number only or mean (range).

F/U: follow-up, VAS: visual analogue scale, AOFAS: American Orthopaedic Foot and Ankle Society, ROM: range of motion, MPJ: metatarsophalangeal joint.



합병증으로는 1예에서 술 후 12개월까지 중족골통이 잔존하였으나 보존적 치료로 호전되었으며 1예에서 술 후 2년째에 절골면 고정을 위해 삽입한 고정 나사의 피부 자극에 의한 동통이 발생하였으나 나사 제거술 후에 증상이 소실되었다. 또한 무지외반증과 동반되어 무지에 대해 Scarf 절골술 및 Akin 절골술을 시행하고, 제 2중족골의 Weil 절골술을 동시에 시행한 1예에서 무지 중족지관절 주변으로 만성 동통이 잔존하여 술 후 2년간 보존적 치료 후 증상이 호전되었다. 제 2중족골의 Weil 절골술을 시행할 때에는 제 2중족지간 관절 주위 연부조직의 긴장된 압력이 소실될 때까지 자연적인 단축이 이루어지도록 하였고, 그 결과 제 2중족골의 단축 길이가 8 mm 이상이었던 3예에서 인접 제 3, 4중족골의 길이가 상대적으로 길어져 전이성 중족골통이 생길 것으로 우려되는 경우 적절한 포물선(parabola)을 유지하기 위해 추가적으로 Weil 절골술을 시행하였다.

Smillie stage 5에 해당하였던 2예에서 술 후 2년 추시 관찰한 방사선 검사상 제 2중족지간 관절의 일부 퇴행성 변화가 관찰되었으나 관절 간격의 현저한 감소나 동통은 없었다.

환자들은 excellent 9예, very good 7예, good 4예, fair 1예, poor 0예의 주관적 만족도를 표시하였으며 앞서 언급한 문제 이외에 지연유합, 불유합, 골두의 괴사, 족저부 굳은살, 전이성 중족골통, 고정의 소실, 부유족지(floating toe), 2차 감염 등의 합병증은 없었다.

고 찰

Freiberg병은 중족골두에 발생하는 골연골증으로 주로 제 2중족골두에 호발하며 발생 원인은 외상, 반복되는 스트레스에 의한 미세골절, 혈행장애, 중족골의 길이, 체중부하 시 발생하는 생역학적인 요인 등이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있다.

특히 Stanley 등3)은 Freiberg병의 원인 요소에 대한 연구에서 33예를 분석하여 외상은 15%에서만 발견되어 스포츠 활동, 하이힐 착용, 중족골두의 과도한 압력 등도 직접적 원인으로 보기 힘들다고 하였으며, 85%에서 가장 긴 중족골에 이환된 점을 지적하며 상대적으로 긴 중족골의 길이가 병의 이환에 영향을 끼칠 수 있는 중요한 요소로 작용한다고 설명하고, 선천적 혈관 기형이나 혈관 손상도 원인이 될 수 있다고 하였다.

또한 Jacob 등4,5)은 특별히 고안된 족저 압력 측정기(pedobarography)를 사용하여 보행 시에 중족지간 관절과 족지에 작용하는 지면의 반동력, 지면과 족지 사이에 작용하는 굴곡건의 방향, 관절 표면의 위치, 중족지간 관절에 미치는 힘의 방향 등을 연구하였다. 제 1중족지간 관절에는 보행 시 체중의 85% 정도가 부하되고 제 2중족지간 관절에는 40% 정도가 부하되지만 제 2중족골두의 관절면의 면적이 제 1중족골두 관절면의 1/4 정도이므로 단위 면적당 받는 부하는 제 2중족지간 관절이 2배로 크다고 보고하였다. 그리고 이들은 보행 시 특히 heel-off (발뒤꿈치 들어올리기)와 toe-off (발끝 밀기) 시에는 제 2중족골두에 미치는 부하는 족저 쪽보다 전배측으로 집중 전달되는 사실을 증명하여 Freiberg병이 제 2중족지간 관절 중에서도 특히 배측 부위에 호발하는 이유를 설명하였다.

Freiberg병은 주로 여성에서 호발한다고 알려져 있으며,3,9,10,18) 본 연구에서도 21예 중 18예가 여성이었다. 호발 부위는 주로 제 2중족골이며 제 3중족골의 예도 보고된 바가 있으나3,9,10) 본 연구에서는 전례가 제 2중족골에서 발생하였다.

Freiberg병의 증상은 해당 관절의 부종과 동통이 있으며 장기간 보행 시 동통이 악화되고 이환된 중족지 관절의 운동 제한을 동반한다.

초기나 증상이 경미한 경우에는 휴식, 정형외과용 신발(orthopedic shoes)의 사용 등 보존적 요법으로 증상의 호전을 기대할 수 있으나 보존적인 요법으로 실패한 경우에는 중족골 절골술 등을 포함한 다양한 수술적 방법들이 소개되어 왔으며,10,11,18-22) 특히 그중 배측 폐쇄 쐐기절골술은 1979년 Gauthier와 Elbaz18)에 의해 처음으로 소개된 이후 여러 저자들이 양호한 결과를 보고하고 있다.10-12,15,16)

중족골두의 손상된 연골 부위의 확인 및 절제를 위한 중족지간 관절의 개방 여부 및 절골 부위에 따라 관절 내 배측 폐쇄 쐐기절골술과 관절 외 배측 폐쇄 쐐기절골술로 구분할 수 있다. 관절 내 배측 폐쇄 쐐기절골술의 경우에는 전이성 중족지통이 발생할 가능성이 적고 기술적으로 비교적 쉬운 술기이지만 절골부 고정이 어려운 단점이 있고, 관절 외 배측 폐쇄 쐐기절골술의 경우에는 원위 절골편의 고정은 상대적으로 용이하지만 지나친 골두의 상승으로 인한 중족골통 및 부유족지가 발생할 가능성이 있어 주의를 요한다.16)

원위 골편의 고정 문제를 해결하기 위해, Kinnard와 Lirette10)는 관절 절개 및 변연절제술과 함께 원위 골간단에서 관절 내 배측 폐쇄절골술을 시행하고 환상 강선고정(circlage wiring)을 시행하는 방법으로 절골면을 고정하여 좋은 결과를 발표하였으나 과도한 골두의 거상과 고정 후 금속물의 자극에 의한 신전건의 2차 건염이 발행하여 고정 방법 흡수성 봉합으로 대체하는 등의 문제점을 보고하였다.

이와 유사하게 Chao 등11)은 배측 폐쇄 절골술 후에 일시적인 K-강선 고정을 시행하여 양호한 결과를 얻었으나 추후 제거를 쉽게 하기 위해 돌출시켜 둔 K-강선으로 인해 표재성 감염이나 강선의 이동, 피부의 자극 등 여러 가지 문제점을 야기하여 추후 흡수성 핀으로 대체하였다.

그 외 Lee 등23)은 관절 외 배부 폐쇄 쐐기절골술을 시행하고 K-강선으로 고정하여 치료 하였는데 관절 내 절골술에 비해 원위 골편이 커서 고정이 견고하다고 하였으며 중족골 단축은 평균 2.53 mm였다고 보고하였다.

한편 Weil과 Barouk에 의해 소개된 Weil 절골술24)은 소족지의 중족골통, 탈구, 망치족지, 갈퀴족지 등의 증상을 동반한 지나치게 긴 중족골 질환에서 중족골의 단축을 목적으로 하는 절골술이다. 중족골의 골두를 포함한 경부에 걸친 사다리꼴의 절골술로 넓은 절골면과 안정적인 나사못 고정이 가능하며 일반적인 쐐기절골술에 비해 상대적으로 충분한 길이의 단축을 얻을 수 있다. Kim 등20)은 변형된 Weil 절골술을 사용하여 중족골의 단축 및 감압과 중족지간 관절의 관절면 회복을 통해 통증과 관절의 기능을 향상시킬 수 있었다고 하였으나 전통적인 Weil 절골술과 달리 배측 폐쇄 쐐기절골술을 사용하였고, 2차면 절골은 시행하지 않았으며, 축성 단축의 평균 길이가 3.4 mm 정도였다고 보고하였다. Lee 등22)도 Weil 절골술에 배측 폐쇄성 쐐기절골술을 추가로 시행하여 평균 2.5 mm의 중족골의 단축을 얻었으며 평균 2.0 mm의 중족골두를 거상시킴으로써 새로운 중족지간 관절을 형성하고자 하였으나 2차면 절골에 대한 언급은 없었다.

본 연구에서는 배측의 병변을 쐐기 형태로 제거하고 2차면 절골을 같이 시행한 Weil 절골술을 통하여 중족골의 충분한 단축과 절골한 골두의 거상을 유도하였다.

일반적인 배측 폐쇄 쐐기절골술이나 2차면 절골을 사용하지 않은 Weil 절골술로 얻은 중족골의 단축 길이는 평균 1.7~4.0 mm 정도로 보고하고 있으나12,20-23) 본 연구에서 Weil 절골술을 통해 얻은 중족골의 축성 단축 평균 길이는 6.7 mm였다. 수술 시 제 2중족골의 단축이 많이 되어서 제 3, 4중족골두가 상대적으로 돌출되어 중족골두를 연결하는 parabola가 적절하게 유지되지 않아 전이성 중족골통이 생길 것으로 예상되는 3예에서는 제 3, 4중족골에 추가적인 Weil 절골술을 시행하여 적절한 parabola를 만들었다.

저자들은 2차면 절골을 통해 중족골의 충분한 단축과 동시에 원위 족저 골편을 족배부로 거상시켜 중족골두의 중심부가 족부내재근(intrinsic muscle)의 주행 경로보다 족배부에 위치하도록 함으로써 추후 부유족지의 발생을 방지하고 관절 운동 범위를 향상시키고자 하였다(Fig. 5).

Figure 5. Schematic drawing shows the metatarsal head center after osteotomy is located on above or at the level of intrinsic muscle by second layer cutting.

본 연구는 증례 수가 적고 대조군이 없다는 점을 제한점으로 들 수 있다. 또한 후향적 연구이므로 추후 이를 보완하기 위한 전향적 연구가 필요할 것이다. 이와 더불어 무지외반증이 동반된 3예에서 무지의 Scarf 및 Akin 절골술과 Weil 절골술을 동시에 시행함으로써 전족부에 전반적인 변형에 영향을 미칠 수 있었다는 점도 제한점으로 들 수 있으며, 순수한 제 2중족골만의 Weil 절골술 이외의 추가적인 요소가 반영될 수도 있었다고 생각된다. 또한 제 2중족골의 길이가 단축됨으로 인해 인접 제 3, 4중족골의 길이가 상대적으로 길어진 경우 제 3, 4중족골에 추가로 시행한 Weil 절골술은 본 수술의 중요한 단점이며 이는 추후 해결해야 할 문제로 생각된다.

결 론

Freiberg병에 시행한 Weil 절골술은 평균 6.7 mm의 축성 단축을 이루었으며 나사못을 사용한 강한 고정력으로 조기 체중부하 및 조기 관절운동을 시행할 수 있는 장점이 있어 보존적 치료로 실패한 Freiberg병의 치료에 사용할 수 있는 유용한 수술 방법 중의 하나로 생각된다.

Financial support

None.

Conflict of interest

None.

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