탄소치료를 받은 골종양 환자의 합병증

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18969(2022) 이 기사 인용

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탄소섬유(CF) 플레이트는 금속 플레이트의 유망한 대안입니다. 그러나 정형외과 종양학에 대한 보고된 경험은 여전히 ​​제한적입니다. 이 연구의 목적은 CF 플레이트로 치료한 골종양 환자의 합병증을 확인하는 것이었습니다. 2015년 2월부터 2021년 5월 사이에 13개 센터에서 CF 플레이트를 사용하여 재건된 골종양 환자를 후향적으로 등록했습니다. 합병증이 확인되었고, 합병증의 시기와 원인이 기록되었습니다. 유사한 합병증을 표로 작성하고 기계적, 비기계적, 소아 합병증을 기준으로 분류했습니다. 기계적 합병증에는 (1) 무균 해리 또는 이식편 숙주 불유합, (2) 구조적 합병증이 포함됩니다. 비기계적 합병증에는 (3) 연조직 합병증, (4) 감염 및 (5) 종양 진행이 포함됩니다. 특정 소아 합병증에는 (6) 성장 정지로 인해 종방향 또는 각형 기형이 포함됩니다. 96명의 환자가 포함되었으며 평균 추적 기간은 35개월이었습니다. 총 22명(23%)의 환자에서 합병증이 발생했습니다. 기계적 합병증에는 무균 해리 1례(1%), 비유합 2례(2%), 구조적 합병증 7례(7%)가 포함되었습니다. 비기계적 합병증에는 연조직 합병증 1명(1%), 감염 4명(4%), 종양 진행 5명(5%)이 포함되었습니다. 소아 합병증은 2명(2%)의 환자에서 발생했습니다. 이 연구는 CF 플레이트가 골종양 절제 후 까다로운 재건에 사용하기에 안전하며 겉으로 보기에는 합병증 프로필이 낮은 것으로 나타났습니다.

금속은 정형외과 임플란트의 기초가 되어 왔습니다. 장점으로는 높은 강도와 ​​강성, 가공 용이성, 저렴한 비용 등이 있습니다1. 또한 많은 금속은 우수한 연성을 제공하므로 뼈의 표면 해부학적 구조나 재건1,2에 맞게 수술 중 수동으로 구부릴 수 있습니다1,2. 그러나 종양 환자의 주요 단점은 방사선 촬영 시 금속 인공물을 유발하는 방사선 밀도입니다. 이는 종양학적 후속 조치 또는 뼈 결합을 위한 정확한 방사선 시각화를 불가능하게 하고 정확한 방사선 계획을 방해합니다3,4. 게다가, 금속의 강성(스테인리스강의 경우 200기가파스칼[GPa], 티타늄의 경우 110GPa)은 인간의 피질골(12GPa)보다 훨씬 높기 때문에 밑에 있는 뼈를 스트레스로부터 보호하고 뼈의 질을 저하시킬 수 있습니다5,6 . 금속 임플란트의 다른 단점으로는 제한된 피로 수명, 마모 잔해 생성 가능성, 냉간 용접 및 부식이 있습니다1,6,7. 결과적으로, 개선된 정형외과용 임플란트에 대한 요구가 있다.

폴리에테르에테르케톤으로 강화된 탄소섬유(CF)는 정형외과 종양학 분야에서 유망하고 혁신적인 임플란트 재료 중 하나입니다. CF 플레이트는 점점 더 많이 사용되고 있으며 금속에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다. 첫째, CF의 방사선 투과성은 정확한 방사선 계획과 국소 종양 재발 및 뼈 치유에 대한 더 나은 방사선학적 시각화를 가능하게 하여 종양 환자에 대한 향상된 수술 후 후속 조치 및 감시를 촉진합니다(그림 1)8,9,10,11. 둘째, CF(13 GPa)의 탄성 계수는 ​​피질골(12 GPa)에 더 가깝습니다. 셋째, CF는 현재의 금속판12에 비해 장기간의 피로 강도를 견딜 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 따라서 CF의 생체역학적 특성은 이론적으로 뼈 치유를 향상시키고 합병증 위험을 줄여야 합니다. 마지막으로, 재료별 다른 장점으로는 금속 나사와 폴리머 플레이트(냉간 용접 없음)로 인해 임플란트 제거가 더 용이하고 금속 알레르기가 없다는 것입니다13.

금속판(a)과 탄소섬유판(b)을 이용한 소파술 중 골시멘트로 치료한 우측 대퇴골 원위 거대세포종.

이러한 장점에도 불구하고 CF 복합재는 인장 및 굴곡 시험에서 취성 파손을 보였습니다14. 이런 일이 발생하면 재료는 하중에 따라 변형되거나 변형되는 대신 여러 개의 고체 조각으로 부서집니다. 이는 시험관 내 초생리학적 부하 하에서 CF 플레이트로 치료된 12개의 모의 세분형 원위 비골 골절 중 2개에서 보고되었습니다15. 또한 비종양 환자의 근위 상완골 CF 플레이트 78개 중 3개에서 플레이트를 뼈에 조여 골절 감소를 얻기 위해 나사를 삽입하는 동안 수술 중 플레이트 파손이 발생했습니다16. 수술 중 판 파손은 수장형 CF 판으로 치료한 원위 요골 골절 110건 중 5건에서도 보고되었습니다13. 종양학 환자의 경우, 림프종이 있는 75세 환자의 이식 후 4개월에 1개의 CF 플레이트 실패가 보고된 반면, 2개의 CF 플레이트의 수술 후 경과는 아무 문제가 없었습니다(상완골에 전립선 암종 전이가 있는 77세 남성, 경골 골내 신경초종이 있는 17세 환자를 대상으로 각각 6개월 및 8개월의 추적 관찰)17,18.