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Magnetic Resonance Imaging Analysis of Biological Ligament Healing after Suture-Tape Augmentation for Chronic Lateral Ankle Instability
J Korean Foot Ankle Soc 2021;25:117-125
Published online September 15, 2021;  https://doi.org/10.14193/jkfas.2021.25.3.117
© 2021 Korean Foot and Ankle Society

Byung-Ki Cho, Min-Yong An, Yoon-Ho Kim, Byung-Hyun Ahn

Department of Orthopedic Surgery, College of Medicine, Chungbuk National University, Cheongju, Korea
Correspondence to: Byung-Ki Cho
Department of Orthopedic Surgery, Chungbuk National University Hospital, 776, 1sunhwan-ro, Seowon-gu, Cheongju 28644, Korea
Tel: 82-43-269-6077, Fax: 82-43-274-8719, E-mail: titanick25@naver.com
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7746-598X
Received February 9, 2021; Revised March 23, 2021; Accepted April 1, 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: The aim of this study was to evaluate biological ligament healing quantitatively after suture-tape augmentation for chronic lateral ankle instability.
Materials and Methods: Thirty-two patients underwent magnetic resonance imaging (MRI) at a minimum of 2 years after lateral ligament augmentation using suture-tape. Signal/noise ratios (SNRs) and widths of anterior talofibular ligaments (ATFLs) were measured on preoperative and postoperative MRI by three researchers. ATFL biological healing degrees were analyzed using changes in SNRs and widths of ATFLs and by comparing these metrics with those of normal contralateral ankles. Clinical evaluations were performed using foot and ankle outcome scores (FAOSs), Foot and Ankle Ability Measure (FAAM) scores, and ankle stress radiographs.
Results: Mean FAOS and FAAM scores improved significantly from 62.4 to 93.6 and 58.3 to 92.3, respectively, at final follow-up (p<0.001). Mean SNRs and ATFL widths improved insignificantly from 8.49 to 8.21 and 2.07 to 2.15 mm, respectively, at final followup (p=0.424, p=0.718). Significant differences in mean SNRs and ATFL widths were found between ipsilateral and contralateral sides (p<0.001, p=0.002). Spearman’s correlation analysis revealed no significant association between clinical outcomes and degrees of biological healing of ATFLs based on MRI findings.
Conclusion: Despite improvements in clinical outcome measures, the effects of suture-tape augmentation for chronic lateral ankle instability on biological ligament healing were insignificant. In addition, no significant correlation was found between clinical outcomes and degrees of biological healing of ATFLs.
Keywords : Ankle, Instability, Suture tape, Augmentation, Healing
서 론

급성 발목 염좌는 매우 일반적인 스포츠 손상으로 여전히 상당한 비율의 환자들이 재손상을 입고 만성 발목 불안정증으로 이행되고 있다.1,2) 만성 발목 불안정증에 대해 세계적으로 다양한 수술적 치료법들이 제시되어 왔는데 현재까지의 가장 대표적인 수술 방법은 발목 외측 인대의 해부학적 중첩 봉합(ligament augmented repair)을 통해 관절의 안정성을 회복시키는 변형 Broström 술식으로, 여러 장점들과 함께 비교적 합병증이 적으며 약 90%∼95% 정도의 만족스러운 임상 결과를 나타내는 것으로 보고되고 있다.3-5) 그러나 변형 Broström 술식이 모든 환자들에게 최선의 치료법이 될 수는 없다. 전신성 인대 이완증(generalized ligamentous laxity), 인대 봉합술 후의 재발성 불안정증(failed previous surgery), 후족부의 요내반 변형(cavovarus deformity), 불충분한 잔존 인대조직(poor remnant ligamentous tissue), 심한 과체중 환자나 지속적인 육체 노동이 필요한 환자에서의 임상 결과에 대해서는 여전히 이견이 존재한다.3,6-9) 최근의 치료 경향은 크게 두 가지로 구분할 수 있으며 첫째로는 남아있는 인대조직이 해부학적 봉합에 적합한지 여부와 관계없이 관절의 기계적 안정성을 효과적으로 회복시킬 수 있는 다양한 보강 술식의 사용이며, 둘째는 빠른 일상생활 복귀와 합병증 예방을 위한 최소 침습적 수술 술기의 도입이다.3,4,10-15)

봉합테이프(suture-tape) 및 이를 이용한 인대 보강술의 생역학적 우수성은 기존의 여러 실험들을 통해 입증된 바 있으며16-18) 발목의 정상 외측 인대 또는 변형 Broström 술식으로 봉합된 인대조직과 비교해 유의하게 더 강한 내구력(stiffness)을 보이는 것으로 보고되었다. 임상적으로도 아직 명확한 적용 기준이 확립되지는 않았으나 기존의 변형 Broström 술식 후의 임상적, 기능적 결과들과 비교할만한 양호한 중기 추시 결과들이 보고되고 있다.10,12,13,19-22) 새로운 수술 기기의 사용과 항상 수반되는 비용대비 효율성(cost-effectiveness) 문제에 대해서는 여전히 논란이 있으며 기존의 해부학적 봉합술(변형 Broström 술식)만으로는 해결이 어려운 위험인자(poor prognostic factor)를 가지고 있는 환자군에서의 임상 적용과 추시 결과들이 계속 보고되고 있다.7,23)

그러나 현재까지 봉합테이프를 이용한 인대 보강술과 관련된 대부분의 임상연구는 수술 후 기계적 안정성의 평가와 임상 결과의 비교에 집중되어 있으며, 외측 인대조직의 회복 정도 및 임상 결과에 미치는 영향에 대해서는 확립된 이론이 없는 상태이다. 또한 만성 발목 불안정증의 진단에서 많은 장점을 가지고 있는 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)의 분석도 외측 인대의 완전 또는 부분 파열과 같은 질적(qualitative) 평가가 대부분이다. 이에 본 연구에서는 만성 발목 불안정증으로 봉합테이프를 이용한 외측 인대 보강술을 시행 받은 환자들에서의 수술 전•후 정량적(quantitative) MRI 분석을 통해 손상된 인대의 조직학적 재생(regeneration)에 미치는 영향을 알아보고 임상 결과와의 상관성을 분석해보고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

2014년 8월부터 2018년 10월까지 본원에서 만성 외측 발목 불안정증 진단하에 봉합테이프를 이용한 최소 침습적 외측 인대 보강술(lateral ligaments augmentation using suture-tape)을 시행 받은 환자들 중 수술 후 최소 2년 이상 경과된 시점에서의 추시 MRI 검사가 가능하였던 32명(32예)을 대상으로 하였다. 본 연구에서의 수술 적응증 및 대상자 선정기준은 1) 6달 이상의 반복적인 발목 염좌 병력, 2) 고유수용감각 훈련, 비골근 강화훈련 등을 포함하는 최소 3달 이상의 기능적 재활치료 후에도 뚜렷한 호전이 없는 주관적 불안정증(subjective instability), 3) 내반 및 전방전위 스트레스 검사상(varus and anterior drawer stress test) 정상 측과 비교해 5도 이상의 거골 경사각(talar tilt angle) 또는 3 mm 이상의 거골 전방전위(anterior talar translation) 차이를 보이는 발목의 기계적 불안정증(mechanical instability), 4) 체질량 지수(body mass index, BMI) 27 kg/m2 미만, 5) 40세 이하의 연령이었다. 양측 발목의 불안정증, Beighton score24) 5점 이상의 전신성 인대 이완증, 이전의 발목 외측 인대 수술 병력, 후족부의 요내반 변형, 0도 이하의 수동적 족배굴곡 범위를 보이는 아킬레스건 강직증이 있는 환자들은 본 연구에서 제외하였다. 모든 환자들에서 수술 전 MRI 검사가 시행되었으며 관절내 병변 중 단순 변연절제술 이외의 골수 자극 술식(bone marrow stimulation procedure)을 요하는 골연골병변, 수술적 치료를 요하는 비골건 병변, 그리고 전거비인대(anterior talofibular ligament)와 종비인대(calcaneofibular ligament)의 잔존 조직이 거의 남아있지 않는 경우도 본 연구 대상에 포함되지 않았다.

수술 시 환자들의 평균 연령은 28.4세(범위 19∼38세), 평균 추시 기간은 42.8개월(범위 25∼74개월), 발목 불안정증의 평균 유병기간은 36.5개월(범위 10∼85개월)이었다. 환자들의 성별은 여성이 21명, 남성이 11명이었으며 우측 발목관절이 18예, 좌측이 14예였다. 환자들의 평균 BMI는 25.5 kg/m2였고 전문 운동선수인 환자가 2명(사이클 1명, 레슬링 1명)있었다. 본 연구의 진행과 자료 분석은 본원 임상연구윤리위원회(Institutional Review Board)의 승인하에 이루어졌다.

2. 수술 및 재활 방법

모든 수술은 동일한 술자에 의해 이루어졌으며 관절경적 술식을 먼저 시행한 뒤 Internal Brace FiberWire suture-tape (Arthrex, Naples, FL, USA)과 비매듭 고정나사인 SwiveLock biocomposite suture anchor (Arthrex)를 이용한 경피적 외측 인대 보강술이 시행되었다.11,22) 비골 외과의 전방부, 종골 체부의 외측벽, 거골 경부의 중앙 외측면에 guide-wire를 임시 고정한 뒤 C-arm 영상하에서 정확한 삽입 위치를 결정한다(Fig. 1). 각각 1 cm 정도의 피부절개를 가한 뒤 먼저 비골에 직경 3.5 mm 봉합나사를 이용해 봉합테이프의 중앙부를 고정시킨다. 종비인대 보강을 위해 봉합테이프의 한쪽 가닥을 비골건보다 심부로 주행하게끔 빼내어 종골 외측면에 만들어진 삽입구에 직경 4.75 mm 봉합나사를 이용해 고정시킨다. 이때 비복신경(sural nerve)의 손상을 막기 위해 삽입구 형성을 위한 모든 술식(reaming and tapping)은 제품화된 보호관(protective sheath) 내에서 이루어졌다. 마지막으로 전거비인대 보강을 위해 봉합테이프의 다른 쪽 가닥을 하 신전건 지대(inferior extensor retinaculum)보다 겉으로 주행하게끔 피하층으로 빼내어 거골 경부에 만들어진 삽입구에 직경 4.75 mm 봉합나사를 이용해 고정시킨다(Fig. 2). 이때 발목관절의 각도는 중립 위치를 유지하여 너무 과도한 장력(over-tightening)이 발생하지 않도록 주의하였다.

Figure 1. Intraoperative fluoroscopic image (A) and photograph (B) show the entry points of the suture-tape.

Figure 2. (A, B) Intraoperative photographs show the anterior talofibular and calcaneofibular ligaments augmentation using the suture-tape.

수술 후 3주 동안 단하지 석고부목 착하에 비체중부하 목발 보행을 유지하였으며 4주째부터 부목 제거와 함께 능동적 및 수동적 발목관절 운동을 시작하였다. 이후 발목 보호대(elastic ankle bandage)를 착용하고 체중부하를 서서히 증가해 6주째부터 전체중부하 보행을 허용하였다. 비골건을 포함한 발목 근력강화 훈련, 균형감각 훈련, 기능 수행 훈련(functional performance training) 등으로 이루어진 재활치료가 1주일에 2번씩 수술 후 3개월간 시행되었다.

3. 임상적 평가 방법

임상 결과의 평가는 Foot and Ankle Outcome Score (FAOS) 및 Foot and Ankle Ability Measure (FAAM) 점수를 이용하였다. 자가 설문 평가법(patient-reported subjective outcome measure)인 FAOS와 FAAM 점수는 수술 전 1개월 이내에, 술 후 1년까지는 6개월 단위로, 그 이후로는 1년마다 측정하는 것을 원칙으로 하였다. 설문지는 본원에서 국문으로 번역한 자료를 이용하였고 FAOS는 통증(9문항), 증상(7문항), 일상생활 능력(17문항), 스포츠 활동 능력(5문항), 삶의 질(4문항)의 다섯 가지 세부 항목으로,25) FAAM 점수는 일상생활 능력(22문항), 스포츠 활동 능력(8문항)의 두 가지 항목으로 구성되었다.26) FAOS는 총 42개, FAAM은 총 30개의 질문이 주어졌으며, 각 항목마다 불편감이나 증상의 정도를 극심(1점), 증증(2점), 중등도(3점), 경도(4점), 정상(5점)으로 평가하여 점수를 합한 뒤 100점을 만점으로 설정하여 환산된 점수를 구하였다. 이 외에 객관적 임상 결과 평가요소로서 발목관절 운동 범위의 변화와 수술과 연관된 합병증 유무 등이 평가되었다.

방사선학적 평가로 수술 전, 후 주기적으로 Telos 기기를 이용한 스트레스 방사선 영상을 촬영하여 거골 경사각과 거골 전방전위 정도를 계측하였으며 이를 통해 발목관절 기계적 안정성의 변화를 평가하였다.

4. 정량적 MRI 분석 방법

수술 후 전거비인대의 생물학적 재생 정도를 평가하기 위해 Liu 등27) 및 Park 등28)의 계측 방법을 응용하여 MRI를 이용한 정량적 분석을 시행하였다. 모든 환자에서 동일한 3.0-T MRI 장비(MAGNETOM Skyra; Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)가 사용되었으며 수술 전 3개월 이내에는 환측 발목에서, 수술 후 최소 2년 이상 경과된 시점에서는 양측 발목에서 추시 MRI 검사가 실시되었다. Picture archiving and communication system (PACS, Marosis M-view 5.4; Marotech, Seoul, Korea)을 이용해 수술 전의 환측 MRI, 최종 추시 시의 환측 MRI와 정상측 MRI에서 계측이 이루어졌다. 모든 계측은 두 명의 정형외과 전문의와 한 명의 고년차 전공의에 의해 독립적으로 이루어졌고 3주간의 간격을 두고 2차례 시행되었다.

발목관절의 축상(axial) 영상에서 전거비인대의 음영이 가장 뚜렷하게 확인되는 단면 사진을 선택한 뒤, PACS의 region of interest (ROI, free drawing) 기능을 이용하여 전체 전거비인대의 경계를 따라 선을 그려주면 인대의 신호강도(signal intensity)가 자동적으로 계산되었다(Fig. 3A). 동일한 단면 사진에서 주변 배경(background)의 신호강도는 전거비인대 근처의 가장 가까운 피부로부터 약 2 cm 바깥쪽 지점에서 ROI (circle) 기능을 이용해 약 10 mm 크기의 원호를 그려 계산하였다(Fig. 3B). 전거비인대의 보정된 신호강도(normalized signal intensity)는 전거비인대의 신호강도를 주변 배경의 신호강도로 나눈 값인 SNR (signal-noise ratio)로 측정되었으며, 각각의 환자별로 수술 전, 후 그리고 정상측과의 SNR 비교를 통해 수술적 치료가 손상된 전거비인대의 신호강도 변화에 미친 영향을 평가하였다. 전거비인대의 두께(width)도 같은 영상에서 측정되었으며 인대의 중간 지점(midportion)을 기준으로 하였다(Fig. 4).

Figure 3. (A, B) Measurement of signal intensity of the anterior talofibular ligament and the background using a region of interest function on T1-weighted axial magnetic resonance imaging. The signal intensity of the anterior talofibular ligament (ATFL) was directly measured by drawing the contour of the whole ATFL. The signal intensity of background was directly measured by drawing a circle (diameter: 1 cm) approximately 2 cm outside from skin near the ATFL.

Figure 4. Measurement of width of the anterior talofibular ligament (ATFL) on T1-weighted axial magnetic resonance imaging.

MRI 영상에서 정상 전거비인대는 T1, T2 모두 저신호강도(low signal intensity)의 균일한(homogeneous) 띠 형태의 음영을 나타내며 약 2.2∼4.4 mm 정도의 두께를 보이는 것으로 알려져 있다. 만성 발목 불안정증 환자에서는 전거비인대의 내부 음영이 비균질성(heterogeneous)으로 증가되며(increased signal intensity), 두께는 대체로 증가되나 매우 얇아지는(attenuated) 경우도 있고 인대의 정상적인 긴장도가 소실된 형태(wavy or curved contour)를 보이거나 연속성이 완전히 소실되어(discontinuity) 잔존 인대의 흔적을 찾기 어려운 환자도 있다. 그러므로 본 연구에서는 전거비인대의 보정된 SNR이 낮을수록 정상 인대조직에 가깝게 회복된 것으로 평가하였으며, 인대의 두께 변화를 통해 조직학적 호전 여부를 평가하는 것은 오류가 있다고 판단하여 정상측 전거비인대 두께와의 비교를 위한 자료로만 활용하였다.

5. 통계 분석 방법

모든 통계적 분석은 IBM SPSS 프로그램(ver. 20.0; IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 이용하였고, Kolmogorov–Smirnov test를 통해 모든 임상 평가 점수와 MRI 계측 수치들의 정규분포(normal distribution) 여부를 확인하였다. 동일한 환자에서 수술 전과 수술 후 최종 추시 사이의 임상 결과 및 MRI 계측 결과의 통계적 비교는 Wilcoxon signed-rank test를 통해 이루어졌으며, p-value (유의수준)가 0.05 이하일 때 통계적 차이가 있는 것으로 평가하였다. 본 연구에서 사용된 MRI 측정방법의 신뢰도(reliability)를 평가하기 위해 3명의 연구자에 대한 관찰자 간 일치도(interobserver agreement)와 관찰자 내 재현성(intraobserver reproducibility)이 intraclass correlation coefficients (ICC)로 분석되었다. ICC가 0.75 이상인 경우를 우수, 0.4에서 0.75 사이인 경우를 보통, 0.4 미만인 경우를 불량으로 해석하였다. 수술 후 MRI 영상에서 계측된 전거비인대의 조직학적 재생 정도와 임상평가 결과와의 상관관계를 알아보기 위해 Spearman의 순위상관 분석을 이용하였다.

결 과

1. 임상적 평가

FAOS는 술 전 평균 62.4점(범위 47∼75점)에서 술 후 최종 추시 시 93.6점(범위 82∼99점)으로 유의하게 호전되었다(p<0.001; Table 1). FAAM 점수는 술 전 평균 58.3점(범위 44∼71점)에서 술 후 최종 추시 시 92.3점(범위 79∼98점)으로 유의하게 호전되었다(p<0.001). 내반 부하(varus stress) 방사선 검사상 거골 경사각은 술 전 평균 12.8도(범위 6∼18도)에서 술 후 최종 추시 시 4.2도(범위 0∼9도)으로 유의하게 호전되었다(p<0.001). 전방전위 방사선 검사상 거골의 전방전위는 술 전 평균 13.7 mm (범위 5∼19 mm)에서 술 후 최종 추시 시 3.9 mm (범위 2∼8 mm)으로 유의하게 호전되었다(p<0.001). 발목관절의 운동 범위는 대부분의 환자들에서(93.8%, 32명 중 30명) 술 후 3개월 이내에 정상 범위로 회복되었으며 약 10∼15도 정도의 내번(inversion) 제한이 남아있던 2명의 환자들은 최종 추시 시 완전한 운동범위를 보였다.

Table 1 . Clinical Evaluation Using the Foot and Ankle Outcome Score, Foot and Ankle Ability Measure, and Ankle Stress Radiographs

VariablePreoperativePostoperative 6-monthFinal follow-upp-value
FAOS*62.4±14.185.9±10.393.6±6.3<0.001
FAAM*58.3±15.284.8±11.992.3±7.1<0.001
Talar tilt angle (°)12.8±5.13.5±2.24.2±2.3<0.001
Anterior talar translation (mm)13.7±4.64.1±2.83.9±2.1<0.001

Values are presented as mean¡¾standard deviation.

*Data are changed in scores based on a maximum of 100 points.

Comparison between preoperative and postoperative final follow-up.



수술 후의 초기 합병증으로 국소적인 창상 감염이 1예 있었으며 항생제 치료를 통해 추가 처치 없이 회복되었다(Table 2). 이 외에 특별한 창상 문제나 말초신경 손상에 의한 증상, 봉합테이프에 의한 피부 자극이나 이물 반응(foreign body reaction)11) 등은 발생하지 않았다. 32명의 환자들 중 12명은 술 후 1차례 이상의 발목 염좌 손상을 경험하였으며 이 중 2명의 환자들에서(6.3%) 신체검사상 기계적 불안정증 및 주관적 불안정증(giving way)의 재발이 확인되었다. 2명의 환자들 중 건축일에 종사하는 31세 남성 환자는 직업 활동 시의 지속적인 불편감을 호소하였으며, 술 후 35개월이 경과된 시점에 재수술(변형 Broström 술식)을 통해 발목관절의 안정성을 회복하였다.

Table 2 . Postoperative Complications after Suture-Tape Augmentation for Chronic Lateral Ankle Instability

ComplicationsCases (n=32)
Superficial wound infection1 (3.1)
Recurrence of ankle instability2 (6.3)
Reoperation1 (3.1)

Values are presented as number (%).



2. MRI 측정방법의 신뢰도

세 명의 연구자에서 전거비인대의 SNR 계측에 대한 ICC는 0.67∼0.82 사이로 나타났으며, 평균 0.76으로 관찰자 내 재현성은 우수하였다(Table 3). 전거비인대의 두께 계측에 대한 ICC는 0.83∼0.92 사이였으며, 평균 0.88로 우수한 관찰자 내 재현성을 보였다. 3명의 연구자 사이의 SNR 계측에 대한 관찰자 간 일치도는 0.54∼0.69 사이로 나타났으며, 평균 0.61로 관찰자 간 일치도는 보통인 것으로 분석되었다. 전거비인대의 두께 계측에 대한 ICC는 0.69∼0.86 사이였으며 평균 0.78로 우수한 관찰자 간 일치도를 보였다.

Table 3 . Analysis of Intraobserver and Interobserver Reliability for Magnetic Resonance Imaging Measurement

VariableSNR*Width of the ATFL
Intraobserver agreement
Reader 10.78 (0.66~0.89)0.92 (0.83~0.99)
Reader 20.82 (0.69~0.92)0.89 (0.78~0.98)
Reader 30.67 (0.47~0.84)0.83 (0.69~0.95)
Interobserver agreement
Reader 1-Reader 20.69 (0.51~0.88)0.86 (0.75~0.97)
Reader 2-Reader 30.54 (0.38~0.69)0.69 (0.54~0.85)
Reader 1-Reader 30.61 (0.45~0.79)0.78 (0.68~0.89)

Values are presented as intraclass correlation coefficient (95% confidence interval).

SNR: signal-noise ratio, ATFL: anterior talofibular ligament.

*SNR was calculated using the following equation: SNR=signal intensity of

ATFL/signal intensity of background.



3. MRI 계측 결과

환측 전거비인대의 SNR은 술 전 평균 8.49 (범위 6.75∼10.03)에서 술 후 최종 추시 시 8.21 (범위 6.59∼9.73)로 호전되었으나 통계적으로 유의한 차이는 발견되지 않았다(p=0.424; Table 4). 술 후 최종 추시 시 양측 전거비인대의 SNR을 비교해본 결과, 환측은 8.21, 건측은 6.88 (범위 5.57∼8.28)로 나타나 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.001).

Table 4 . Evaluation of the Signal Intensity and Width Changes of the Anterior Talofibular Ligament

MRI measurementPreoperativePostoperativeUnaffected sidep-value*p-value
SNR8.49±3.358.21±3.196.88±2.510.424<0.001
Width of the ATFL (mm)2.07±0.662.15±0.722.45±0.940.7180.002

Values are presented as mean±standard deviation.

MRI: magnetic resonance imaging, SNR: signal-noise ratio, ATFL: anterior talofibular ligament.

*Comparison between preoperative and postoperative final follow-up (Mann–Whitney test).

Comparison between affected and unaffected side at postoperative final follow-up.



전거비인대의 두께는 술 전 평균 2.07 mm (범위 1.53∼2.58 mm)에서 술 후 최종 추시 시 2.15 mm (범위 1.56∼2.81 mm)로 측정되었으며 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p=0.718). 술 후 최종 추시 시 양측 전거비인대의 두께를 비교해본 결과 환측은 2.15 mm, 건측은 2.45 mm (범위 1.95∼2.98 mm)로 나타나 통계적으로 유의한 차이가 발견되었다(p=0.002).

4. MRI 계측 결과와 임상 평가 결과와의 상관관계

술 후 최종 추시 시의 FAOS와 전거비인대의 두께 사이에는 약한 상관관계가 관찰되었으나(r=0.33, p=0.016), 전거비인대의 SNR과는 유의한 상관관계가 없었다. FAAM 점수는 전거비인대의 두께 및 신호강도 모두와 유의한 상관관계를 보이지 않았다(Table 5).

Table 5 . Correlation between Magnetic Resonance Imaging Measurements and Clinical Outcome Scores

Patient-reported outcome measureWidth of the ATFLSNR of the ATFL
FAOS
r*0.33–0.14
p-value0.0160.245
FAAM
r*0.25–0.06
p-value0.1340.713

FAOS: foot and ankle outcome score, FAAM: foot and ankle ability measure, ATFL: anterior talofibular ligament, SNR: signal-noise ratio.

*Spearman’s correlation coefficients.


고 찰

본 연구의 가장 중요한 발견점은 만성 발목 불안정증으로 봉합테이프를 이용한 외측 인대 보강술을 시행 받은 환자들에서의 수술 전•후 MRI를 분석한 결과 손상된 인대의 실제적인 생물학적 재생에는 유의한 효과를 보이지 못했다는 점이다. 중기 추시상 최소 침습적 술식의 장점을 포함해 만족스러운 임상 결과를 얻었으나 이는 발목의 기계적 안정성 향상과 더불어 술 후의 재활치료를 통한 기능적 안정성의 호전이 주된 요인이었다고 판단된다. 직접적인 조직학적 검사에 따른 소견이 아니라는 한계가 있으나 MRI 소견의 비교에 근거하여 변형 Broström 술식과 같은 직접적인 인대 봉합술 없이 단독으로 시행되는 봉합테이프 보강술이 외측 인대의 조직학적 회복에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었으며 약화된 외측 인대의 기계적 강도를 보완해 주는 체내 보강물(supplementary artificial ligament) 정도의 역할을 기대할 수 있다고 생각한다. 그러므로 적절한 임상적 적용 범위(indication) 및 장기 추시 안정성에 대한 계속적인 고찰이 필요하다.

봉합테이프를 이용한 인대 보강술의 기계적 우수성에 대해서는 여러 생역학 연구들을 통해 입증된 바 있다. Waldrop 등29)은 고식적인 또는 최근의 봉합나사를 이용한 변형 Broström 봉합술 모두 술 후 외측 인대(전거비인대)의 초기 강도는 정상 인대와 비교해 약 50% 정도 수준이라고 보고하였다. 반면, 봉합테이프를 이용해 보강된 Broström 봉합술은 정상 전거비인대와 유사한 수준의 강성과 내구력을 가지는 것으로 보고되어 있다.17,18) Schuh 등16)은 봉합테이프를 이용한 인대 보강술이 고식적인 Broström 봉합술 단독과 비교해 약 95%, 그리고 봉합나사를 이용한 Broström 봉합술과 비교해 약 54% 더 우수한 강성(torque at failure)을 보인다고 하였다. Willegger 등18)은 봉합테이프 보강을 통해 봉합된 외측 인대의 초기 안정성이 향상되므로 이를 통해 술 후 보다 적극적인 재활과 빠른 일상 복귀가 가능할 수 있음을 제안하였다.

봉합테이프를 이용한 인대 보강술의 유용성과 임상적용 결과에 대해서도 다양한 보고들이 이루어지고 있다. Cho 등11)은 70 kg 이하의 여성 환자 34명에서 봉합테이프를 이용한 최소 침습적 외측 인대 보강술을 시행한 결과, 단기 추시상 변형 Broström 술식과 비교할만한 양호한 임상 결과를 보였으며 특히, 피하 지방조직이 얇아 술 후 비흡수성 봉합사에 의한 피부 자극 불편감이 자주 발생하였던 이 환자군에서 창상 관련 합병증을 줄이고 미용적 만족도를 높이는 데 효과가 있었다고 보고하였다. 기존의 변형 Broström 술식과 봉합테이프를 이용한 인대 보강술(Internal Brace) 사이의 전향적 무작위 비교 연구에서도 55명의 환자에서 중기 추시 임상적 평가(FAOS, FAAM), 방사선학적(stress view) 평가, 불안정성의 재발률 등에서 유의한 차이가 없었음이 보고된 바 있다.22) 수술 소요시간은 봉합테이프 보강술이 더 짧았으나 수술과 관련된 의료비용은 더 높은 경향을 보였고, 특이 합병증으로 봉합테이프에 의한 이물 반응에 의해 만성 염증을 보인 환자가 1예 있었다고 하였다. Coetzee 등10)은 변형 Broström 봉합술 후 봉합테이프를 이용한 보강술을 추가하는 술식을 적용한 결과, 봉합된 외측 인대의 재손상을 보호하면서 빠른 재활과 운동 복귀(accelerated rehabilitation and return to sports)가 가능하였고 우수한 기능적 결과를 얻었음을 보고하였다. DeVries 등20)은 봉합테이프를 이용한 보강술이 추가된 변형 Broström 술식이 관절경적 인대 봉합술(arthroscopic Broström)에 비해 술 후 불안정성의 재발과 재수술 빈도가 더 적었음을 보고하였다. Porter 등13)은 변형 Broström 술식 단독군과 봉합테이프를 이용한 보강술이 추가된 환자군 사이의 전향적 무작위 비교 연구에서 5년 추시상 보강술이 추가된 환자군이 더 우수한 임상 결과(FAOS)를 나타냈음을 보고하였다.

만성 발목 불안정증에 대한 수술적 치료법으로 널리 사용되고 있는 변형 Broström 술식 후 임상 결과에 부정적인 영향을 주는 것으로 알려진 몇몇 요소들이 있다.3,6-9) 환자 개개인이 가진 불량한 예후인자를 극복하여 임상 결과를 향상시키고 합병증을 최소화하기 위한 계속적인 발전(modification)이 진행되고 있다. 해부학적 인대 봉합술이라는 기본적인 개념을 유지하면서 기존 술식의 기계적인 안정성을 좀 더 향상시키고 가급적 빠른 재활과 일상 복귀가 가능해질 수 있도록 최근에는 변형 Broström 술식에 봉합테이프를 이용한 보강술을 접목시킨 수술법이 개발되어 사용되고 있다. Cho 등23)은 만성 발목 불안정성을 보이는 28명의 전신성 인대 이완증 환자들에서 변형 Broström 술식과 동반하여 봉합테이프를 이용한 보강술을 시행한 결과, 평균 3년 추시상 3.6%의 불안정성 재발률을 포함한 양호한 임상 결과를 보고하였으며 시간에 따른 봉합테이프의 이완(progressive elongation) 및 불안정성의 재발에 대해서는 장기 추시 관찰이 필요하다고 하였다. 또 다른 위험인자로서 변형 Broström 술식 후 재발성 불안정성을 보인 환자들을 대상으로 시행된 연구에서, Cho 등7)은 revision Broström 술식과 봉합테이프를 이용한 보강술을 시행하여 FAAM 평가상 85%에서 만족스러운 중기 추시 임상 결과를 얻었으며, 재수술에 실패하여 건 이식(tendon graft)을 통한 외측 인대 재건술이 필요했던 경우는 약 4.2%였다고 보고하였다.

만성 발목 불안정증에 대한 수술적 치료 후 외측 인대의 조직학적 회복 정도 및 임상 결과에 미치는 영향에 대해서는 현재까지 명확한 결론이 없는 상태이다. 또한 봉합테이프를 이용한 인대 보강술의 임상적 유용성이나 생역학적 우수성 등이 이미 많은 문헌들에서 보고되어 있음에도 이와 같은 임상 결과의 호전에 봉합테이프가 실제적으로 어떤 역할을 수행하는지에 대한 의문이 여전히 남아있다. 단순히 발목관절의 기계적 안정성을 강화시키는 인공 인대(artificial ligament)로 작용하는 것인지 또는 반복적인 발목 염좌에 의한 외측 인대의 추가 손상을 막아 정상 인대에 가까운 조직학적 회복을 유도할 수 있는 것인지에 대한 명확한 결론이 없는 실정이다. 대다수의 환자들에서 술 후 조직학적 검사(histological analysis through second-look exploration)를 통해 인대조직의 재생 상태를 확인하기는 어려우므로 수술 전후의 MRI 분석을 통한 연구가 시도되고 있다. 만성 발목 불안정증을 진단하는 이학적 검사, 스트레스 방사선 검사, 초음파 검사 등과 비교해 MRI는 외측 인대의 길이와 두께, 신호강도를 정량적으로 평가할 수 있는 장점을 가진다.30,31) Biercevicz 등32)은 MRI상 인대의 신호강도가 인대조직의 생역학적 속성과 유의한 음의 상관관계(negative linear relationship)를 보인다고 하였다. 정상 전거비인대는 균일한 저신호강도의 띠 형태로 관찰되며 약 2.2∼4.4 mm 정도의 두께를 보이는 것으로 알려져 있다.33,34) 본 연구에서 전거비인대의 두께는 술 전 평균 2.07 mm에서 술 후 최종 추시 시 2.15 mm로 호전되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 또한 술 후 최종 추시 시 양측 전거비인대의 두께를 비교해본 결과, 환측은 2.15 mm, 건측은 2.45 mm로 나타나 통계적으로 유의한 차이가 발견되었다. Liu 등27)은 56명의 기계적 발목 불안정증 환자들과 41명의 정상군에서 3.0-T MRI 분석을 시행한 결과, 전거비인대의 길이와 두께 모두 정상군과 비교해 유의하게 더 높은 것으로 나타났으며 Broström 봉합술을 받은 25명의 환자군에서 수술 전후에 따른 유의한 차이는 없었다고 하였다. 전거비인대의 SNR 또한 평균 12.85로 정상군의 평균 9.14에 비해 유의하게 더 높은 것으로 나타났으며, Broström 봉합술을 받은 25명의 환자군에서 술 후의 SNR은 평균 8.4로 술 전의 평균 11.2보다 유의하게 낮은 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 환측 전거비인대의 SNR 수치가 술 전 평균 8.49, 술 후 최종 추시 시 8.21로 측정되어 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 또한 반대측을 정상군으로 설정하여 술 후 최종 추시 시의 양측 전거비인대 SNR 수치를 비교해본 결과, 환측은 8.21, 건측은 6.88로 나타나 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 이와 같은 SNR 측정 결과는 이전 Liu 등27)의 연구와는 일치하지 않는 결과로서, 두 연구에서 적용된 수술 방법의 차이가 결정적인 요소로 작용한 것으로 생각된다. SNR의 감소는 술 전 이완되어 있던 전거비인대가 술 후 정상적인 긴장도를 회복하였음을 의미하는 소견이라고 보고되어 있으며27) 전거비인대에 대한 직접적인 봉합술 없이 단독으로 시행되는 봉합테이프 보강술만으로는 손상된 인대의 조직학적 재생에 뚜렷한 영향을 미치지 못하는 것으로 판단된다. 다만 SNR 한 가지 지표로 조직학적 재생에 대한 평가를 완벽하게 할 수 있는지에 대해서는 객관적인 근거가 충분하지 않다고 생각한다. 또한 ROI 방법을 사용하여 전거비인대와 주변 배경음영의 신호강도를 측정하는 데 있어 향후 세계적으로 표준화된 계측법이 적용되어야 좀 더 정확한 비교가 가능하리라 생각한다.

본 연구의 제한점으로는 먼저 발목 외측 인대의 생물학적 재생 정도를 평가하기 위해 사용된 MRI 계측 방법(ROI)의 정확도와 신뢰도에 대한 객관적인 근거의 부족이다. PACS 영상에서 일반적으로 측정되는 길이 또는 각도 등의 수치와 달리 전거비인대의 음영을 따라 경계선을 그려야 신호강도 수치가 계측되므로 연구자의 숙련도에 따라 계측치의 편차가 다양하게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 대상 환자들의 MRI 계측 전에 3명의 연구자가 다른 환자들의 발목 MRI 영상에서 전거비인대의 신호강도와 두께를 계측하는 연습과정을 정기적으로 가졌으며 측정 위치나 MRI 영상의 선택에 관해 합의된 규칙을 정하였다. MRI 계측 결과에 대한 신뢰도 분석 결과 3명의 연구자 모두 관찰자 내 재현성은 우수하였으나 전거비인대의 SNR 계측에 대한 관찰자간 일치도는 0.54∼0.69 (평균 0.61) 사이로 나타나 관찰자 간 일치도는 충분하지 않은 것으로 분석되었다. 두 번째로는 종비인대 계측에 최적화된 MRI 촬영 각도를 적용하지 못해 관상면(coronal) 영상에서 정확한 종비인대 확인과 객관적인 합의에 도달하지 못한 점이다. 연구 전의 연습 과정에서 종비인대 계측의 정확도와 신뢰도 문제가 해결되지 않아 본 연구에서는 전거비인대 분석만을 시행하였으며, 향후 Teramoto 등35)이 보고한 3-dimensional reconstruction MRI 등을 통해 종비인대에 대한 보다 정확한 평가가 가능하리라 생각한다. 세 번째로는 반대측 발목 MRI에서 측정된 외측 인대를 정상 인대조직으로 정의할 수 있는지 여부이다. 본 연구에서는 수술 전의 환측 MRI, 술 후의 환측 MRI와 정상측 MRI에서 계측이 이루어졌으며 술 후 최소 2년 이상 경과된 시점에서의 추시 MRI 검사가 가능하였던 환자들을 대상으로 하였다. 수술 전의 정상측 MRI 영상이 아닌 술 후 상당 기간 경과한 시점의 MRI 영상이므로 수술 및 재활치료가 반대측 발목 인대조직에 미친 영향이나 술 후의 부상 이력에 대해서는 충분한 고려가 부족하였다. 마지막으로 인대 봉합술과 봉합테이프 보강술을 동시에 시행한 환자들과의 비교 결과가 없어 단순 봉합테이프 보강술이 외측 인대의 조직학적 변화에 미치는 영향을 좀 더 객관적으로 파악할 수 없었다. 향후 두 술식 사이의 MRI 추시 영상 비교 연구를 통해 이에 대한 더 뚜렷한 결론을 얻는 것이 필요하리라 생각한다.

결 론

만성 발목 불안정증에서 봉합테이프를 이용한 외측 인대 보강술을 시행 받은 환자들에서의 중기 추시 MRI 분석 결과, 손상된 인대조직의 생물학적 재생에 미치는 영향은 미미하였다. 또한 외측 인대조직의 회복 정도와 임상평가 결과 사이에는 밀접한 상관관계가 관찰되지 않았다. 변형 Broström 술식과 같은 직접적인 인대 봉합술 없이 단독으로 시행되는 봉합테이프 보강술은 최소 침습적 술식의 장점을 포함해 만족스러운 중기 추시 임상 결과를 보였으나 이는 발목의 기계적 안정성 향상과 더불어 술 후의 재활치료를 통한 기능적 안정성의 호전이 주된 요인이었다고 판단된다. 향후 본 술식의 적절한 임상적 적용 범위 및 장기 추시 안정성에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 생각한다.

Financial support

This research was supported by Chungbuk National University Korea National University Development Project (2020).

Conflict of interest

None.

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September 2021, 25 (3)
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