Comparative Biomechanical Study of Stiffness on Ligamentous Attached Sites of Distal Femur - Experimental Laboratory Study on Cadaver Femora -

원위 대퇴골 인대 부착부의 강도 비교 - 사체의 대퇴골에 행한 실험적 연구 -

Purpose: This study was performed to compare the strength of ligamentous attached sites of cadaveric distal femur and to obtain reliable biomechanical data to use in ligamentous reconstruction or augmentation. Materials and Methods: Fifteen cadaveric distal femurs were used for this study. After measuring the bone density, 5.0 mm cannulated screw (Experiment 1) or reconstructed porcine ligament (Experiment 2) was inserted into the each ligamentous attached sites of anterior cruciate ligament (ACL), posterior cruciate ligament (PCL), medial collateral ligament (MCL) and lateral collateral ligament (LCL). In experiment 2, reconstructed porcine graft was fixed with bioabsorbable screw in ligamentous insertion sites. And we measured the maximal pullout force of each ligamentous attached sites of cadaveric distal femur. Results: Average bone mineral density was $1.205{\pm}0.137\;g/cm^2$ in experiment 1, $1.236{\pm}0.089\;g/cm^2$ in experiment 2, which showed no statistically significant differences. In experiment 1, average pull-out strength of ACL, PCL, MCL and LCL group were $519.1{\pm}111.7$ N, $638.9{\pm}144.4$ N, $169.7{\pm}56.0$ N, $225.6{\pm}61.5$ N respectively. In experiment 2, the average pull-out strength were $310.6{\pm}31.0$ N, $379.9{\pm}47.4$ N, $104.0{\pm}14.4$ N, $131.5{\pm}21.9$ N respectively. In experiment 1, there was no significant difference between ACL and PCL group and between MCL and LCL group. However, the maximal pullout strength of MCL and LCL group were significantly lower than that of ACL and PCL group (p<0.01). Experiment 2 showed the same results of experiment 1. Conclusion: Because stiffness of MCL and LCL attached sites are much lower than that of ACL and PCL attached sites, we may consider augmented fixation in ligamentous reconstructions of MCL and LCL.

목적: 사체의 원위 대퇴골을 이용하여 각각의 인대가 붙는 부위의 골 강도를 비교함으로서 재건술이나 인대 보강 술식시 고정에 참고할 수 있는 지표로 삼고자 하였다. 대상 및 방법: 10구의 사체, 15개의 원위 대퇴골을 이용하여 골밀도 측정 후 5 개의 원위 대퇴골에 5.0 mm 유관나사를 각각의 인대 부착부, 즉 전방 십자 인대, 후방 십자 인대, 내측 측부 인대, 외측 측부 인대의 부착부에 삽입하고 최대 인장 강도를 측정하였고(실험 1), 10개의 원위 대퇴골을 이용하여 돼지의 신전건을 각각의 인대 부착부, 즉 전방 십자 인대, 후방 십자 인대, 내측 측부 인대, 외측 측부 인대의 부착부에 삽입하고 흡수성 간섭 나사로 고정 후 최대 인장 강도를 측정하였다(실험 2). 결과: 골밀도 검사는 실험 1이 $1.205{\pm}0.137\;g/cm^2$, 실험 2가 평균 $1.236{\pm}0.089\;g/cm^2$로 양 군간의 차이는 없었으며, 실험 1의 최대 인장 강도는 전방 십자 인대 군이 평균 $519.1{\pm}111.7$ N, 후방 십자 인대 군이 평균 $638.9{\pm}144.4$ N, 내측 측부 인대군이 평균 $169.7{\pm}56.0$ N, 외측 측부 인대 군이 평균 $225.6{\pm}61.5$ N으로 후방 십자 인대 군, 전방 십자 인대 군, 외측 측부 인대 군, 내측 측부 인대 군 순이었고, 실험 2의 최대 인장 강도는 전방 십자 인대 군이 평균 $310.6{\pm}31.0$ N, 후방 십자 인대 군이 평균 $379.9{\pm}47.4$ N, 내측 측부 인대 군이 평균 $104.01{\pm}14.4$ N, 외측 측부 인대 군이 평균 $131.5{\pm}21.9$ N으로 실험 1과 동일한 순이었다. 양 실험 모두 전방 십자 인대 군과 후방 십자 인대 군 간, 내측 측부 인대 군과 외측 측부 인대 군 간 강도의 유의한 차이는 없었으며, 내측 측부 인대 군과 외측 측부 인대 군이 전방 십자 인대 군과 후방 십자 인대 군에 비해 강도가 유의하게 낮았다. 결론: 대퇴 터널과 동일한 두께, 최소 길이의 간섭 나사못 고정은 불충분한 고정력을 제공하므로 전방 십자인대, 후방 십자인대, 내, 외측 측부 인대 재건술시 부가적인 술식이 필요하며 특히 외측 측부 인대와 내측 측부 인대 부착 부위의 강도는 후방십자 인대와 전방 십자 인대 부착 부위의 강도에 비해 현저히 약하므로 외측 또는 내측 측부 인대 재건술 및 보강술시 고정 방법에 대해 주의를 요하며 이를 보강할 수 있는 술식이 필요로 하다고 사료된다.